一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统及方法

摘要

本发明提供一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统及方法，该系统包括气流组件、吸气管路、检测组件和控制板；吸气管路上固定间隔内开有采样孔，每个固定间隔处配置有一个检测组件。该方法中驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气，直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速，当烟雾粒子浓度是不小于烟雾粒子浓度报警阈值时对当前吸气管路中的气体进行清空；计算两次探测到烟雾粒子浓度小于烟雾粒子浓度报警阈值的时间间隔；确定采样点位置。本发明通过采用独立吸气的组合方式、根据时间间隔、设定的吸气管路内的气流流速和反冲时间，计算吸气管路上报警点与检测组件之间的距离，解决探测距离短及无法定位报警区域的问题。

权利要求

1.一种吸气式火灾探测方法，采用基于开环气路的吸气式火灾探测系统，包括：用于吸入探测环境内气体的气流组件、吸气管路、若干检测组件和控制板；

所述吸气管路布置于火灾探测环境内；

所述吸气管路上固定间隔内开有若干采样孔，每个固定间隔处配置有一个检测组件；

所述气流组件包括气泵、气流流速检测组件和洁净空气反冲装置；

所述气泵连接至吸气管路的一端，气泵与吸气管路的一端之间设置气流流速检测组件，洁净空气反冲装置连接至吸气管路；

所述控制板的输入端分别连接检测组件的输出端、气流流速检测组件的输出端，控制板的输出端连接洁净空气反冲装置的输入端、气泵的输入端；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设定吸气管路内的气流流速C、吸气管路内的烟雾粒子浓度报警阈值、反冲时间T0；

步骤2：控制板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气，吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速，直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速，执行步骤3；

步骤3：各个检测组件实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度，并传输至控制板，步骤4：判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值：是，则返回步骤3，否则执行步骤5；

步骤5：控制板控制洁净空气反冲装置的常闭单向电磁阀打开，将高压洁净空气气瓶中的气体冲入吸气管路中，对当前吸气管路中的气体进行清空，直到达到反冲时间；

步骤6：重复步骤2~步骤4重新探测，若当前烟雾粒子浓度小于烟雾粒子浓度报警阈值，则返回步骤3，否则，计算两次探测到烟雾粒子浓度大于烟雾粒子浓度报警阈值的时间间隔T；

步骤7：根据时间间隔T、设定的吸气管路内的气流流速C和反冲时间T0，计算吸气管路上报警点与检测组件之间的距离S= C×（T－T0）×K，K为修正系数；

步骤8：根据距离S及吸气管路的长度，确定采样点位置，该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域，同时对火灾报警区域进行显示。

说明书

一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于火灾探测技术领域，具体涉及一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统及方法。

背景技术

[0002] 火灾由产生火源开始闷烧转变到发焰起火而产生高热的这段时间是非常关键的。在这段时间内有两种可能的情况：一是情况持续恶化，进而发焰起火；或者采取行动，找出火源，制止火灾的发生，进而避免火灾带来的危险、损失和破坏。

[0003] 火灾的发展分为四个阶段：酝酿(燃烧前)，可见烟雾，产生火焰和高热阶段。在火闷烧的酝酿阶段提供了更多的时间与机会来侦测并控制火灾的发展。吸气式火灾探测器主要应用于探测火灾的早期阶段，通过运用相关光电子技术实现高灵敏烟雾粒子探测，吸气式火灾探测器的每个采样点都应被视为一个点式探测器。从最远处的采样点到探测器的最长采样空气传输时间不能超过120秒。现在市场主要采用的吸气式火灾探测器的工作方式及构成都是一个主机(主机内部带吸气组件和检测组件)配接不同的采样管路实现探测；本发明创新提出了独立的气流管理组件，分布式探测组件，结合智能探测定位算法实现高灵敏度火灾探测与定位。

[0004] 空气采样式(吸气式)烟雾探测器，对于火灾的极早期探测有非常明显的效果，并对某些传统火灾报警探测器无法适用的场所提供有效的解决方案，因此广泛的使用在洁净厂房、仓库(尤其是高架仓库)、电信机房、IDC机房、配电盘等场所。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统及方法。

[0006] 本发明的技术方案是：

[0007] 一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统，包括：用于吸入探测环境内气体的气流组件、吸气管路、若干检测组件和控制板；

[0008] 所述吸气管路布置于火灾探测环境内；

[0009] 所述吸气管路上固定间隔内开有若干采样孔，每个固定间隔处配置有一个检测组件；

[0010] 所述气流组件包括气泵、气流流速检测组件和洁净空气反冲装置；

[0011] 所述气泵连接至吸气管路的一端，气泵与吸气管路的一端之间设置气流流速检测组件，洁净空气反冲装置连接至吸气管路；

[0012] 所述控制板的输入端分别连接检测组件的输出端、气流流速检测组件的输出端，控制板的输出端连接洁净空气反冲装置的输入端、气泵的输入端。

[0013] 所述控制板的输出端连接有用于显示火灾探测报警区域的显示屏。

[0014] 所述检测组件为高灵敏度烟雾探测器。

[0015] 所述洁净空气反冲装置包括高压洁净空气气瓶和常闭单向电磁阀；高压洁净空气气瓶连接至吸气管路，在高压洁净空气气瓶与吸气管路的连接管路中设置常闭单向电磁阀，常闭单向电磁阀的开或关由控制板控制。

[0016] 所述控制板包括主控单元、继电器驱动电路、故障信号继电器、报警信号继电器、控制继电器；主控单元的输入端分别连接检测组件的输出端、气流流速检测组件的输出端，主控单元的输出端分别连接继电器驱动电路的输入端、洁净空气反冲装置的输入端、气泵的输入端，继电器驱动电路的输出端分别连接故障信号继电器、报警信号继电器、控制继电器，控制继电器连接洁净空气反冲装置。

[0017] 采用所述的基于开环气路的吸气式火灾探测系统进行火灾探测方法，包括以下步骤：

[0018] 步骤1：设定吸气管路内的气流流速C、吸气管路内的烟雾粒子浓度报警阈值、反冲时间T0；

[0019] 步骤2：控制板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气，吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速，直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速，执行步骤3；

[0020] 步骤3：各个检测组件实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度，并传输至控制板；

[0021] 步骤4：判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值：是，则返回步骤3，否则执行步骤5；

[0022] 步骤5：控制板控制洁净空气反冲装置的常闭单向电磁阀打开，将高压洁净空气气瓶中的气体冲入吸气管路中，对当前吸气管路中的气体进行清空，直到达到反冲时间；

[0023] 步骤6：重复步骤2～步骤4重新探测，若当前烟雾粒子浓度小于烟雾粒子浓度报警阈值，则返回步骤3，否则，计算两次探测到烟雾粒子浓度大于烟雾粒子浓度报警阈值的时间间隔T；

[0024] 步骤7：根据时间间隔T、设定的吸气管路内的气流流速C和反冲时间T0，计算吸气管路上报警点与检测组件之间的距离S＝C×(T-T0)×K，K为修正系数；

[0025] 步骤8：根据距离S及吸气管路的长度，确定采样点位置，该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域，同时对火灾报警区域进行显示。

[0026] 有益效果：

[0027] 通过采用独立吸气的组合方式、根据时间间隔、设定的吸气管路内的气流流速和反冲时间，计算吸气管路上报警点与检测组件之间的距离，解决了传统吸气式探测距离短及探测无法定位报警区域的技术问题。

附图说明

[0028] 图1是本发明具体实施方式的一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统结构示意图，其中，1-吸气管路，2-采样孔；

[0029] 图2是本发明具体实施方式的气流组件结构示意图，其中，3-常闭单向电磁阀；

[0030] 图3是本发明具体实施方式的一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统结构框图；

[0031] 图4是本发明具体实施方式的基于开环气路的吸气式火灾探测方法流程图；

[0032] 图5是本发明具体实施方式的主控单元与LCD显示屏连接原理图；

[0033] 图6是本发明具体实施方式的故障信号继电器、报警信号继电器及控制继电器电路原理图，其中，4-故障信号继电器，5-报警信号继电器，6-控制继电器；

[0034] 图7是本发明具体实施方式的通讯接口单元电路原理图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

[0036] 一种基于开环气路的吸气式火灾探测系统，如图1所示，包括：用于吸入探测环境内气体的气流组件、吸气管路、若干检测组件和控制板；

[0037] 吸气管路1布置于火灾探测环境内；吸气管路采用PPR材质，只要能保证气流通畅即可，从吸气管路末端到气流组件的长度不超过200米。

[0038] 吸气管路1上固定间隔200米内开有不超过N＝40个采样孔，每个固定间隔处配置有一个检测组件；

[0039] 如图2所示，气流组件包括气泵、气流流速检测组件和洁净空气反冲装置；气泵采用型号为PQ191GA10低噪音空气泵，气流检测组件采用SICK FLOWSIC600超声波气体流速仪；高压洁净空气气瓶型号为WMA267-50-80-15、常闭单向电磁阀采用2V250-25、显示屏采用LCD显示屏。

[0040] 气泵连接至吸气管路的一端，气泵与吸气管路的一端之间设置气流流速检测组件，洁净空气反冲装置连接至吸气管路；

[0041] 洁净空气反冲装置包括高压洁净空气气瓶和常闭单向电磁阀3；高压洁净空气气瓶连接至吸气管路，在高压洁净空气气瓶与吸气管路的连接管路中设置常闭单向电磁阀3，常闭单向电磁阀3的开或关由控制板的控制继电器控制。

[0042] 如图3所示，控制板的输入端分别连接检测组件的输出端、气流流速检测组件的输出端，控制板的输出端连接洁净空气反冲装置的输入端、气泵的输入端。

[0043] 检测组件为高灵敏度烟雾探测器SYBJW01。

[0044] 控制板包括主控单元、继电器驱动电路、故障信号继电器、报警信号继电器、控制继电器；主控单元采用型号为C8051F340/1/4/5的单片机，如图5所示，控制板的主控单元输出端连接有用于显示火灾探测报警区域的LCD显示屏。

[0045] 主控单元的输入端分别连接检测组件的输出端、气流流速检测组件的输出端，主控单元的输出端分别连接继电器驱动电路的输入端、洁净空气反冲装置的输入端、气泵的输入端，继电器驱动电路的输出端分别连接故障信号继电器、报警信号继电器、控制继电器，控制继电器连接洁净空气反冲装置，故障信号继电器、报警信号继电器作为信号输出如图6所示。

[0046] 主控单元的输出端还连接如图7所示的通讯接口单元，用于与外界设备进行数据通讯。

[0047] 采用基于开环气路的吸气式火灾探测系统进行火灾探测方法，如图4所示，包括以下步骤：

[0048] 步骤1：设定吸气管路内的气流流速C＝10m/s、吸气管路内的烟雾粒子浓度报警阈值、反冲时间T0＝20s；

[0049] 步骤2：控制板驱动气泵通过吸气管路对探测环境内气体吸气，吸气过程中气流流速检测组件实时检测吸气管路中的气体流速，直至吸气管路中的气体流速达到设定的吸气管路内的气流流速，执行步骤3；

[0050] 步骤3：各个检测组件实时探测各个采样孔流出的气体中的烟雾粒子浓度，并传输至控制板；

[0051] 步骤4：判断当前烟雾粒子浓度是否小于烟雾粒子浓度报警阈值：是，则返回步骤3，否则执行步骤5；

[0052] 步骤5：控制板控制洁净空气反冲装置的常闭单向电磁阀打开，将高压洁净空气气瓶中的气体冲入吸气管路中，对当前吸气管路中的气体进行清空，直到达到反冲时间；

[0053] 步骤6：重复步骤2～步骤4重新探测，若当前烟雾粒子浓度小于烟雾粒子浓度报警阈值，则返回步骤3，否则，计算两次探测到烟雾粒子浓度大于烟雾粒子浓度报警阈值的时间间隔T＝40s；

[0054] 步骤7：根据时间间隔T、设定的吸气管路内的气流流速C和反冲时间T0，计算吸气管路上报警点与检测组件之间的距离S＝C×(T-T0)×K＝160m，其中，K＝0.8为修正系数；

[0055] 步骤8：根据距离S及吸气管路的长度，确定采样点位置，该采样点对应的探测环境区域为火灾报警区域，同时对火灾报警区域进行显示。