一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统及方法

本发明属于消防报警，具体为一种基于区域加热降湿的多传感器烟雾探测系统及方法。

背景技术：

1、火灾往往造成巨大财产与人员伤亡，是消防工作的重要对象。烟雾是监测火灾发生的重要目标对象。常用的光电式烟雾传感器在常规条件下能够很好地工作，但在矿井、地下管廊等高湿环境下无法正常工作。光电式烟雾探测器主要基于光的散射原理，当入射光照射到烟雾颗粒后，烟雾颗粒会将入射光向各个方向反射，当接收装置接收到的散射光累积到一定程度时便会产生报警，根据光电式烟雾探测器的作用机理可以发现，其他非火灾颗粒也有可能造成误报警。

2、空气湿度(简称湿度)是表示空气中的水汽含量和潮湿程度的物理量，当光电式烟雾探测器的烟雾迷宫表面温度低于室内空气露点温度时,空气中的水蒸气就有一部分液化为水珠析出,且温度降得越低,析出的水越多,此时探测器固体壁面表面就会发生结露现象，发光二极管发射出的光线向各个方向反射，部分反射光会照射到光敏二极管上。由于湿空气的影响及颗粒光散射探测原理的限制，湿空气受环境温度和环境相对湿度的影响较大，低于露点温度后冷凝成的水滴也会携带一定光学信息，此时光电式烟雾探测器就会很容易由于水滴的干扰而产生误报警。

3、本发明针对高湿环境设计智能化烟雾传感报警系统，实现烟雾传感器、温度传感器、湿度计等多传感器融合，对被测环境进行多维度监控，利用电加热膜在烟雾探测器内进行区域加热，降低探测器内部湿度，避免因高湿冷凝而产生误报警。烟雾探测系统基于多传感器和微控制器，对采集到的数据进行分析处理，具备防冷凝和检测烟雾浓度等功能，为提高早期火灾报警的准确性、积极预防火灾提供技术支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于多传感器的烟雾探测系统。

2、具体地，本发明技术方案如下：

3、一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，所述烟雾探测系统包括：

4、信号处理器；

5、烟雾传感模块，所述烟雾传感模块用于检测烟雾浓度信号，所述烟雾传感模块的输出端连接于所述信号处理器的输入端；

6、温度传感模块，所述温度传感模块用于检测烟雾传感模块外环境的温度信号；所述温度传感模块的输出端连接于所述信号处理器的输入端；

7、湿度传感器，所述湿度传感模块用于检测烟雾传感模块外环境的相对湿度信号；所述湿度传感模块的输出端连接于所述信号处理器的输入端；

8、加热模块，所述加热模块用于调节所述烟雾传感模块内部的温度，所述加热模块串接在所述信号处理器的输入、输出端；

9、电桥电路，所述电桥电路连接于所述信号处理器与所述加热模块之间，用于将桥臂间电势差转换为加热模块的加热温度值送入所述信号处理器中，获得加热温度的值；

10、继电器温控电路，所述继电器温控电路连接于所述信号处理器与所述加热模块之间，以启动或停止所述加热模块。

11、可选地，还包括信号放大模块，所述信号放大模块连接于所述烟雾传感模块与所述信号处理器之间，用于放大所述烟雾浓度信号。

12、可选地，还包括抗干扰电路，所述抗干扰电路连接于所述烟雾传感模块与所述信号放大模块之间，用于对所述烟雾浓度信号滤波。

13、可选地，所述加热模块为具有正温度系数特性的薄膜电加热器。

14、可选地，所述薄膜电加热器包括导电材料制成的加热层以及绝缘衬底层。

15、可选地，所述烟雾传感模块包括内部光学迷宫结构，所述光学迷宫结构为避光且无法反射光线的光学暗室。

16、可选地，所述加热模块设置在所述烟雾传感模块内部光学迷宫结构的上表面或下表面。

17、本发明还提出一种烟雾探测系统的工作方法，包括以下步骤：

18、利用所述温度传感器及湿度传感器获取环境温度、湿度；

19、信号处理器根据所测的环境温湿度计算出露点温度；

20、信号处理器根据所计算的露点温度与环境温度判断是否处于冷凝状态，如果露点温度高于所测温度，则判断烟雾传感模块处于冷凝环境；

21、如果计算所得露点温度不高于所测温度，则重复采集环境温度与湿度、计算露点温度以及判断过程；

22、若所述烟雾传感模块处于冷凝环境，则判断所述烟雾传感模块内部环境处于高湿状态，信号处理器启动继电器温控电路，使加热模块开始工作，信号处理器采集加热模块的阻值输出控制电压，实现对所述烟雾传感模块内温度的调节，使所述烟雾探测模块内部温度提高达到预期温度值。

23、可选地，所述信号处理器在加热温度的同时继续进行环境温度、湿度检测、露点温度计算以及环境是否处于冷凝的判断，当计算的露点温度不高于所测温度后停止加热。

24、可选地，所述预期温度值为烟雾传感模块内的加热温度比环境温度高至少5℃。

25、有益效果：通过在现有的烟雾传感模块的外部安装温度传感模块、湿度传感模块和加热模块，采集烟雾传感模块内的温湿度信号，在信号处理器的控制下启动加热模块，在烟雾探测器内进行区域加热，降低探测器内部湿度以避免误报警。排除高湿环境中冷凝对烟雾探测系统的影响，提高烟雾探测器的抗干扰性能，特别适用于矿井、地下管廊等高湿的特殊环境中。

技术特征：

1.一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，所述烟雾探测系统包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，还包括信号放大模块，所述信号放大模块连接于所述烟雾传感模块与所述信号处理器之间，用于放大所述烟雾浓度信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，还包括抗干扰电路，所述抗干扰电路连接于所述烟雾传感模块与所述信号放大模块之间，用于对所述烟雾浓度信号滤波。

4.根据权利要求1所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，所述加热模块为具有正温度系数特性的薄膜电加热器。

5.根据权利要求4所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，所述薄膜电加热器包括导电材料制成的加热层以及绝缘衬底层。

6.根据权利要求1所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，所述烟雾传感模块包括内部光学迷宫结构，所述光学迷宫结构为避光且无法反射光线的光学暗室。

7.根据权利要求6所述的一种基于区域加热降湿的烟雾探测系统，其特征在于，所述加热模块设置在所述烟雾传感模块内部光学迷宫结构的上表面或下表面。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的烟雾探测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号处理器在加热温度的同时继续进行环境温度、湿度检测、露点温度计算以及环境是否处于冷凝的判断，当计算的露点温度不高于所测温度后停止加热。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预期温度值为烟雾传感模块内的加热温度比环境温度高至少5℃。

技术总结
本发明公开了一种区域加热降湿的多传感器烟雾探测系统及方法，利用具有正温度系数特性的电加热膜在烟雾探测器内进行区域加热，进而降低探测器内部湿度，避免探测器高湿产生的凝露而发生误报警。该技术克服了现有的烟雾传感器在高湿环境中因冷凝影响而极易产生误报的问题。通过检测温度与湿度的信号，计算露点，当温度低于露点温度驱动加热模块工作，降低烟雾传感模块的相对湿度，从而降低高湿冷凝对烟雾传感模块的影响，达到检测的标准。

技术研发人员：马洪宇,韩美帅,王鸿志
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13