火灾烟雾探测器及其探测方法

1.本技术涉及火灾探测技术领域，特别涉及一种火灾烟雾探测器及其探测方法。


背景技术：

2.在火灾探测领域，光电感烟火灾探测器普遍采用单一波长光源，探测烟雾颗粒对光源的吸收或散射感知火灾的发生，虽然灵敏度高但是容易受到灰尘或水雾的影响，造成误报。
3.相关技术中提出了一种使用两种不同波长的光进行烟雾探测并区分非火灾气溶胶的方法，以粒度分布特征区分火灾烟雾和非火灾气溶胶，为火灾烟雾探测器排除非火灾气溶胶的干扰提供基础判据；另一种提出了一种使用两种不同波长的光进行烟雾探测并进行测量校正的方法，利用两种波长光散射的比值区分火灾烟雾颗粒与干扰源。
4.然而，第一种虽然能够解决灰尘干扰造成的误报，但是对于高湿环境或者如煮沸产生的水雾误报，并不能有效消除，依然会产生误报造成必要的经济损失；第二种虽然能够解决灰尘干扰、以及汉堡包测试造成的误报，但是没有进行厨房水雾的测试，不能完全解决家庭环境中高误报率的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种火灾烟雾探测器及其探测方法，以解决相关技术容易受到灰尘或水雾的影响，造成误报的问题，克服了干扰颗粒产生的误报，提高了报警准确率。
6.本技术第一方面实施例提供一种火灾烟雾探测器，包括：双波长光源，用于根据接收到的驱动信号发出双波长光信号；至少一个探测组件，用于接收所述双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号；以及信号处理组件，用于根据所述第一波长散射信号和所述第二波长散射信号计算散射系数，并根据所述第一波长消光信号和所述第二波长消光信号计算消光系数，并根据所述散射系数和所述消光系数计算散射消光比，以根据所述散射系数、所述消光系数和/或所述散射消光比生成烟雾探测结果。
7.可选地，在一些实施例中，所述报警组件，包括：声学报警单元，用于在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时，进行声学报警；和/或，光学报警单元，用于在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时，进行光学报警。
8.可选地，在一些实施例中，所述预设报警条件为所述散射系数大于第一预设阈值，和/或，所述消光系数大于所述第一预设阈值。
9.可选地，在一些实施例中，所述散射消光比包括红外光散射消光比和蓝光散射消光比，所述信号处理组件，还用于：在所述散射系数小于或等于所述第一预设阈值，且所述消光系数小于或等于所述第一预设阈值时，若所述红外光散射消光比和所述蓝光散射消光比均为第二预设阈值，则所述烟雾探测结果响应为石蜡油气溶胶。
10.可选地，在一些实施例中，所述信号处理组件，还包括：第一计算单元，用于计算所
述第一波长散射信号和所述第二波长散射信号的比值，根据所述比值得到所述散射系数；第二计算单元，用于计算所述第一波长消光信号与所述双波长光信号的第一差值，所述第二波长消光信号与所述双波长光信号的第二差值，并根据素数第二差值和所述第二差值的对数比得到所述消光系数；第三计算单元，用于在所述第一波长散射信号和所述第一波长消光信号的波长相同时，根据所述第一波长散射信号和所述第一波长消光信号的比值得到所述散射消光比，或者，在所述第二波长散射信号和所述第二波长消光信号的波长相同时，根据所述第二波长散射信号和所述第二波长消光信号的比值得到所述散射消光比。
11.可选地，在一些实施例中，所述信号处理组件，还包括：生成单元，用于生成所述驱动信号。
12.本技术第二方面实施例提供一种火灾烟雾探测器的探测方法，包括：根据接收到的驱动信号发出双波长光信号；接收所述双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号；根据所述第一波长散射信号和所述第二波长散射信号计算散射系数，并根据所述第一波长消光信号和所述第二波长消光信号计算消光系数，并根据所述散射系数和所述消光系数计算散射消光比，以在所述散射系数、所述消光系数和/或所述散射消光生成烟雾探测结果。
13.可选地，在一些实施例中，上述的火灾烟雾探测器的探测方法，还包括：判断所述烟雾探测结果是否满足预设报警条件；在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时发出报警信号。
14.可选地，在一些实施例中，上述的火灾烟雾探测器的探测方法，所述在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时发出报警信号，包括：在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时，进行声学报警；和/或，在所述烟雾探测结果满足所述预设报警条件时，进行光学报警。
15.可选地，在一些实施例中，所述预设报警条件为所述散射系数大于第一预设阈值，和/或，所述消光系数大于所述第一预设阈值。
16.可选地，在一些实施例中，所述散射消光比包括红外光散射消光比和蓝光散射消光比，还包括：在所述散射系数小于或等于所述第一预设阈值，且所述消光系数小于或等于所述第一预设阈值时，若所述红外光散射消光比和所述蓝光散射消光比均为第二预设阈值，则所述烟雾探测结果响应为石蜡油气溶胶。
17.可选地，在一些实施例中，所述根据所述第一波长散射信号和所述第二波长散射信号计算散射系数，并根据所述第一波长消光信号和所述第二波长消光信号计算消光系数，并根据所述散射系数和所述消光系数计算散射消光比，包括：计算所述第一波长散射信号和所述第二波长散射信号的比值，根据所述比值得到所述散射系数；计算所述第一波长消光信号与所述双波长光信号的第一差值，所述第二波长消光信号与所述双波长光信号的第二差值，并根据素数第二差值和所述第二差值的对数比得到所述消光系数；在所述第一波长散射信号和所述第一波长消光信号的波长相同时，根据所述第一波长散射信号和所述第一波长消光信号的比值得到所述散射消光比，或者，在所述第二波长散射信号和所述第二波长消光信号的波长相同时，根据所述第二波长散射信号和所述第二波长消光信号的比值得到所述散射消光比。
18.由此，通过双波长光源根据接收到的驱动信号发出双波长光信号，并通过至少一
个探测组件接收双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号，并通过信号处理组件根据第一波长散射信号和第二波长散射信号计算散射系数，并根据第一波长消光信号和第二波长消光信号计算消光系数，并根据散射系数和消光系数计算散射消光比，以根据散射系数、消光系数和/或散射消光比生成烟雾探测结果。由此，通过在散射探测的基础上增加了消光测量，实时处理计算散射系数、消光系数于散射消光比，并进行比较判断，解决相关技术容易受到灰尘或水雾的影响，造成误报的问题，克服了干扰颗粒产生的误报，获得更加精确的火灾烟雾探测结果，减少误报提高报警准确率。
19.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为根据本技术实施例提供的火灾烟雾探测器的方框示意图；
22.图2为根据本技术一个具体实施例提供的火灾烟雾探测器的示意图；
23.图3为根据本技术一个具体实施例提供的散射消光比的计算过程示意图；
24.图4为根据本技术一个具体实施例提供的报警算法流程图；
25.图5为根据本技术实施例提供的火灾烟雾探测器的探测方法的流程图。
具体实施方式
26.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
27.下面参考附图描述本技术实施例的火灾烟雾探测器及其探测方法。针对上述背景技术中提到的相关技术容易受到灰尘或水雾的影响，造成误报的问题，本技术提供了一种火灾烟雾探测器及其探测方法，在该方法中，通过双波长光源根据接收到的驱动信号发出双波长光信号，并通过至少一个探测组件接收双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号，并通过信号处理组件根据第一波长散射信号和第二波长散射信号计算散射系数，并根据第一波长消光信号和第二波长消光信号计算消光系数，并根据散射系数和消光系数计算散射消光比，以根据散射系数、消光系数和/或散射消光比生成烟雾探测结果。由此，解决相关技术容易受到灰尘或水雾的影响，造成误报的问题，克服了干扰颗粒产生的误报，提高了报警准确率。
28.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种火灾烟雾探测器的方框示意图。
29.如图1所示，该火灾烟雾探测器包括：双波长光源100、探测组件200和信号处理组件300。
30.其中，双波长光源100，用于根据接收到的驱动信号发出双波长光信号；至少一个探测组件200，用于接收双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号；以及信号处理组件300，用于根据第一
波长散射信号和第二波长散射信号计算散射系数，并根据第一波长消光信号和第二波长消光信号计算消光系数，并根据散射系数和消光系数计算散射消光比，以根据散射系数、消光系数和/或散射消光比生成烟雾探测结果。
31.其中，本技术是实施的火灾烟雾探测器可以如图2所示，双波长光源可以是两个发光二极管，优选地，两个发光二极管中心波长分别为470nm和940nm，其中，470nm散射角为60度，940nm散射角为115度，也可以采用中心波长为470nm和940nm的激光二极管，且通过变更角度布置，采用空间立体角的方式同时采集散射和消光信号，这样可以不使用透镜对光源准直，输出功率为15mw；探测组件可以是光电探测器，光电探测器用于将照射到探测器表面的二极管光线或激光光辐射转变为电流信号进行测量，该发明所用的探测器为光电二极管，可测波长范围为300-1100nm，在光电探测器前有带通滤镜，选择中心波长为470nm或940nm的光通过；信号处理组件作为探测装置的主控，同时包含12位dac(digital to analog converter，数字模拟转换器)和adc(analog-to-digital converter，模拟至数字转换器)芯片输出和采集信号，其中dac作为电压调制源输出恒电压驱动相关电路连接光源，adc将光电探测器的接收电流转给后续电路进行相应处理。
32.可选地，在一些实施例中，信号处理组件300，还包括：生成单元。其中，生成单元用于生成驱动信号。
33.具体地，信号处理组件驱动光源，所发出的光经过被测颗粒的散射和消光，被探测组件接收并由信号处理组件计算散射系数、消光系数、以及散射消光比。
34.可选地，在一些实施例中，信号处理组件300，还包括：第一计算单元，用于计算第一波长散射信号和第二波长散射信号的比值，根据比值得到散射系数；第二计算单元，用于计算第一波长消光信号与双波长光信号的第一差值，第二波长消光信号与双波长光信号的第二差值，并根据素数第二差值和第二差值的对数比得到消光系数；第三计算单元，用于在第一波长散射信号和第一波长消光信号的波长相同时，根据第一波长散射信号和第一波长消光信号的比值得到散射消光比，或者，在第二波长散射信号和第二波长消光信号的波长相同时，根据第二波长散射信号和第二波长消光信号的比值得到散射消光比。
35.具体地，散射系数为两波长散射信号之间的比值，消光系数为两波长消光信号与初始信号强度差值的对数比，散射消光比则如图3所示，为同波长散射信号与消光信号之间的比值。对于以上三种共计四个系数，每个波长的散射信号和消光信号的处理均参考图4所示的方法。
36.可选地，在一些实施例中，散射消光比包括红外光散射消光比和蓝光散射消光比，信号处理组件，还用于：在散射系数小于或等于第一预设阈值，且消光系数小于或等于第一预设阈值时，若红外光散射消光比和蓝光散射消光比均为第二预设阈值，则烟雾探测结果响应为石蜡油气溶胶。
37.其中，第一预设阈值和第二预设阈值可以为1.5。
38.具体地，本技术实施例通过比较相应的散射与消光系数，克服了由灰尘、水雾等干扰颗粒产生的误报，最终提高了报警的准确率，其中报警算法可以如图4所示，计算散射系数、消光系数、以及散射消光(红外光散射消光比和蓝光散射消光比)比四个系数：
39.1、优先判断散射系数，与系统内存储的标定气溶胶颗粒系数比较，大于1.5则报警，小于1.5则进入消光系数判断；
40.2、消光系数大于1.5则报警，小于1.5则进入散射消光比判断；
41.3、940nm散射消光比与470nm散射消光比均接近1，则按国标响应为石蜡油气溶胶，其他则不响应，避免误报。
42.可选地，在一些实施例中，报警组件，包括：声学报警单元，用于在烟雾探测结果满足预设报警条件时，进行声学报警；和/或，光学报警单元，用于在烟雾探测结果满足预设报警条件时，进行光学报警。
43.可选地，在一些实施例中，预设报警条件为散射系数大于第一预设阈值，和/或，消光系数大于第一预设阈值。
44.其中，声学报警单元可以是蜂鸣器或者喇叭，在此不做具体限定，光学报警单元可以是led(light emitting diode，发光二极管)灯，在此不做具体限定。
45.具体地，当检测到散射系数大于1.5和/或消光系数大于1.5时，声学报警单元可以发出“滴滴滴”的声音，也可以发出警示音效，光学报警单元可以为红色led灯闪烁。
46.根据本技术实施例提出的火灾烟雾探测器，采用双波长光源多接收通道，同时探测双波长光源特定散射角度的信号变化与消光信号变化，获得相应的三组散射与消光系数，从而可以准确判断火灾是否发生，提高报警准确率减少误报，通过增加了一组消光探测，使对火灾烟雾颗粒和非火灾颗粒的判断更为准确。
47.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的火灾烟雾探测器的探测方法。
48.图5是本技术实施例的火灾烟雾探测器的探测方法的流程图。
49.如图5所示，该火灾烟雾探测器的探测方法包括以下步骤：
50.在步骤s501中，根据接收到的驱动信号发出双波长光信号。
51.在步骤s502中，接收双波长光信号经过被测颗粒后生成的第一波长散射信号、第二波长散射信号、第一波长消光信号和第二波长消光信号。
52.在步骤s503中，根据第一波长散射信号和第二波长散射信号计算散射系数，并根据第一波长消光信号和第二波长消光信号计算消光系数，并根据散射系数和消光系数计算散射消光比，以在散射系数、消光系数和/或散射消光生成烟雾探测结果。
53.可选地，在一些实施例中，上述的火灾烟雾探测器的探测方法，还包括：判断烟雾探测结果是否满足预设报警条件；在烟雾探测结果满足预设报警条件时发出报警信号。
54.可选地，在一些实施例中，上述的火灾烟雾探测器的探测方法，在烟雾探测结果满足预设报警条件时发出报警信号，包括：在烟雾探测结果满足预设报警条件时，进行声学报警；和/或，在烟雾探测结果满足预设报警条件时，进行光学报警。
55.可选地，在一些实施例中，预设报警条件为散射系数大于第一预设阈值，和/或，消光系数大于第一预设阈值。
56.可选地，在一些实施例中，散射消光比包括红外光散射消光比和蓝光散射消光比，还包括：在散射系数小于或等于第一预设阈值，且消光系数小于或等于第一预设阈值时，若红外光散射消光比和蓝光散射消光比均为第二预设阈值，则烟雾探测结果响应为石蜡油气溶胶。
57.可选地，在一些实施例中，根据第一波长散射信号和第二波长散射信号计算散射系数，并根据第一波长消光信号和第二波长消光信号计算消光系数，并根据散射系数和消光系数计算散射消光比，包括：计算第一波长散射信号和第二波长散射信号的比值，根据比
值得到散射系数；计算第一波长消光信号与双波长光信号的第一差值，第二波长消光信号与双波长光信号的第二差值，并根据素数第二差值和第二差值的对数比得到消光系数；在第一波长散射信号和第一波长消光信号的波长相同时，根据第一波长散射信号和第一波长消光信号的比值得到散射消光比，或者，在第二波长散射信号和第二波长消光信号的波长相同时，根据第二波长散射信号和第二波长消光信号的比值得到散射消光比。
58.需要说明的是，前述对火灾烟雾探测器实施例的解释说明也适用于该实施例的火灾烟雾探测器的探测方法，此处不再赘述。
59.根据本技术实施例提出的火灾烟雾探测器的探测方法，采用双波长光源多接收通道，同时探测双波长光源特定散射角度的信号变化与消光信号变化，获得相应的三组散射与消光系数，从而可以准确判断火灾是否发生，提高报警准确率减少误报，通过增加了一组消光探测，使对火灾烟雾颗粒和非火灾颗粒的判断更为准确。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
63.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。
64.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
65.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。