随着社会进步,城市化发展越来越快速,人类对消防安全的重视程度越来越高。而烟感报警设备作为消防安全体系中重要的一部分,被越来越多的人接受和使用。现有的烟感方案如电离传感器,光电传感器构成的产品,可以很好的测量烟雾。一般电离传感器方案,会比较快的对传统烟雾进行报警,这取决于烟腔迷宫的设计。而光电传感器,可以更早的对阴燃物体产生的烟雾进行报警,从而提前预防火灾的发生。但这两种方式,对烧焦的汉堡或水蒸气干扰情况的辨识度较差,容易发生误报,需要很有经验的软件人员将其与真实的烟雾区分出来。
世健推荐了ADI 公司一款可以解决此问题的新产品——ADPD188BI。该产品主要针对与北美市场 UL217 Rev8 的标准需求而设计。经过系统测试,ADPD188BI 方案完全可以符合 UL217 的标准需求。该产品采用双光电管的设计,芯片集成红外光加上蓝光的 LED,通过不同波长的发射光,可以通过比率的方式,来间接判断被测物质的尺寸。以达到区分真实烟雾和干扰源的目的。
对此,世健公司的工程师在实验室进行了一系列测试。下图展示了一些测试结果,工程师采用欧标的测试烟箱,对气溶胶烟雾进行检测。
图一图三和图五是 ADPD188BI 评估板显示的采样值和蓝光与红外光的 PTR(接收光与发射光功率的比值) 比值。图中SlotA 表示蓝光的 PTR值,SlotB 表示红外光的 PTR 值, 这样做的目的是可以最大程度的减小噪声干扰对结果的影响。
图一与图二显示遮蔽率为 0 时,ADPD188BI 的初始值。可以看到其蓝光和红外光平均 PTR 值约为 11.53。比值约为 0.970。
图三与图四显示遮蔽率为 0.2 时,ADPD188BI 的初始值。可以看到其蓝光和红外光平均 PTR 值约为 11.73。比值约为 0.983。
图五与图六显示遮蔽率为 0.4 时,ADPD188BI 的初始值。可以看到其蓝光和红外光平均 PTR 值约为 12.13。比值约为 1.005。
“我们可以通过平滑滤波来对所看到的 PTR 值进行处理,来进行烟雾报警判断,这与之前的方式如出一辙。”世健工程师表示,“第二,我们也可以通过 PTR 的比值上升的斜率,和对应标准中的遮光比(如12%/foot)这两个参数,判断所测量的物质是否属于真实燃烧带来的烟雾。”
之后,世健工程师又做了一个实验,但由于实验条件有限,他只是使用简易的加湿器来模拟水雾的情况。通过这个实验可以看到,此时 PTR 的比率是十分重要的参数,可以帮助判断真实烟雾的发生。
以上是针对气溶胶测试的实验结果。可以看出,在精度上,可以实现非常精细的采集,而且多出来的 PTR 比率信息,可以让软件人员得到更多的判断依据。在更低遮光比下,提前判断出真实的火焰发生。
最后,为了展现该产品对于不同烟源所展现的输出变化,他又测试了高温水汽和人吸烟的烟雾输入。具体结果如下透视图:
高温水汽和抽烟 PTR 结果
上图前半部分的突起,是用电水壶烧开后所产生的高温蒸汽输出。剔除掉结露的结果后的图形,可以看到,在遇到高温水汽的时候,两种光的 PTR 的值会瞬间上升,超过 35nW/mW。 经过一段时间的吹风冷却和水汽清理,后半段可以看到抽烟所产生的输出变化,当然这个距离传感器较近,输出的值是烟雾遮蔽率较高的结果,最大可以到 25nW/mW 左右。
PTRA/PTRB 的结果,高温水汽与人体呼出的烟雾
上图可以很好地展现PTR 比率对判断物质的重要性。前半段可以看出,高温水汽的PTR 比率瞬间上升,比值也接近 1.8 左右。后半段的 PTR 比值上升相对缓慢,而且比值在 1.55 左右。
实验结论
比率信息不可以单独作为区分真实烟雾和干扰烟雾,软件人员可通过 PTR 值的上升速度和最终比值,做相对稳定的实验统计,并以此来作为判断烟雾类型的依据,从而最大程度的减小误报率。