煙感火災(zāi)探測器受干擾原因和抗干擾方法

1、煙感火災(zāi)探測器受干擾原因和抗干擾方法火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)火情，有利于減少火災(zāi)造成的損失，保護生命財產(chǎn)的安全。但火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)置后，往往會發(fā)覺系統(tǒng)在運行中經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備故障、誤報火警和誤動作等情況，使得消防值班人員飽受困擾。排除了設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)等情況后，我們發(fā)現(xiàn)這些情況往往是由于探測設(shè)備受到干擾而造成的。本文將從火災(zāi)探測器的工作原理人手，逐步分析探測器的主要干擾來源，并提出一些改進的方法。2 火災(zāi)探測器的工作原理火災(zāi)探測器，就是探測是否有火災(zāi)正在發(fā)生的設(shè)備，是以探測物質(zhì)燃燒過程中所產(chǎn)生的各種物理、化學(xué)現(xiàn)象為機理的。其基本功能是:對火災(zāi)參量(氣、煙、熱、光等)作出有效響

2、應(yīng)，并轉(zhuǎn)換為電信號，提供給火災(zāi)報警控制器。根據(jù)火災(zāi)的特點及其產(chǎn)生物的特性，可分為:感煙探測器、感溫探測器及火焰探測器三類。根據(jù)火災(zāi)探測器對處理后的信號傳輸給火災(zāi)報警控制器的數(shù)值形式分為開關(guān)量探測器、模擬量探測器及智能化探測器三類?；馂?zāi)探測器的一般工作原理如圖1所示川:敏感元件檢測火災(zāi)產(chǎn)生物或火災(zāi)發(fā)生時的特性值，變換器將敏感元件傳來的原始信號轉(zhuǎn)換為電流/電壓信號，或是脈沖、開關(guān)量，送人火災(zāi)自動報警控制器中，控制器對接收到的信號加以計算分析，并判定是否有火災(zāi)正在發(fā)生，如有則發(fā)出報警信號。3 火災(zāi)探測器干擾來源分析3.1探測器器件干擾從火災(zāi)探測器的工作原理可以分析出火災(zāi)探測器易受外界干擾的部分，主要

3、有以下幾個部分。(1)敏感元件。敏感元件是火災(zāi)探測器的"眼睛"，但它的"視力"有限。例如:當(dāng)與煙霧某方面特性相似的物質(zhì)(如:粉塵、水霧)被它"看見"后，就會認為是煙霧，從而產(chǎn)生誤報警。另外一方面，由于敏感元件一般是暴露在外界，比較容易受外界的粉塵、潮氣影響而導(dǎo)致靈敏度降低。(2)探測電路。探測電路是包括敏感元件在內(nèi)的一組電路，主要的功能是把敏感元件傳送過來的"信息"轉(zhuǎn)換為我們所需要的電壓或電流信號。當(dāng)受到外界電磁干擾時，它就會產(chǎn)生誤報警或者是不報警，甚至?xí)p壞設(shè)備。(3)通訊電路和通訊線路。通訊電路和通訊線路負責(zé)把

4、探測到的"信息"傳送到火災(zāi)報警控制器，但在這個過程中很可能會因受到干擾而產(chǎn)生誤報警。例如:探測電路傳送過來的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，然后再經(jīng)過通訊電路和通訊線路送到火災(zāi)報警控制器，但可能因受到干擾而把"0"信號變?yōu)?quot;1"信號或是把低電平變?yōu)楦唠娖?，從而使火?zāi)報警控制器接收到假信息并產(chǎn)生誤報警。3.2火災(zāi)探測器干擾信號的來源(1)粉塵。經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快，造成空氣中的粉塵含量越來越高。過多的粉塵停留在探測器的光學(xué)元件上，會導(dǎo)致探測器的靈敏度下降或造成失效;另一方面，過多的粉塵停留在采樣室中會造成光線的大量散射，使感光元

5、件接收太多的光線導(dǎo)致探測器誤報警。當(dāng)具有腐蝕性的粉塵停留在探測器的電路板上，就會腐蝕電路板，遇上梅雨天氣情況會變得更嚴重。(2)潮氣。潮氣會對探測器的電子板件及探測元件造成很大的影響。首先，會造成電子板件受潮短路而損壞，或是使絕緣性降低而產(chǎn)生系統(tǒng)接地;其次，當(dāng)潮氣進人探測器的探測室時，會對探測元件造成干擾。特別是對感煙探測器，當(dāng)潮氣進人探測室后，大量散射探測器光源發(fā)出的光線，會導(dǎo)致探測器誤報警。(3)電磁場。日光燈的鎮(zhèn)流器、高壓電機、通訊發(fā)射臺和電焊機等設(shè)備都會發(fā)出電磁干擾信號，當(dāng)探測器安裝在這些設(shè)備附近時，或多或少都會受電磁場干擾。當(dāng)火災(zāi)探測器的電路或通訊線路受干擾時，就可能產(chǎn)生誤報警。(4

6、)高速氣流。當(dāng)火災(zāi)探測器安裝在有高速氣流的位置時，如通風(fēng)空調(diào)的送風(fēng)口附近、風(fēng)室、風(fēng)道等，高速氣流會將煙霧吹離探測器使探測器報警緩慢，另一方面高速氣流進人感煙探測器的采樣室后，會形成氣流旋，使停留在采樣室的粉塵揚起造成誤報警。4 火災(zāi)探測器的干擾抑制要完全解決干擾問題，最好的方法在于移除干擾掉。但多數(shù)情況下，干擾源是無法排除的，甚至某些干擾源還是受保護對象。因此，我們只能從減少干擾影響的角度進行考慮。以下提出幾種干擾抑制方法。4.1合理安裝、規(guī)范布線據(jù)不完全統(tǒng)計，70%的火災(zāi)探測器誤報警是由于不合理安裝所造成的。因此，正確選定火災(zāi)探測器類型、以及按照有關(guān)的技術(shù)說明和規(guī)范正確安裝與布線是減少干擾影

7、響的關(guān)鍵。(1)正確選定火災(zāi)探測器的類型。在選定火災(zāi)探測器的類型時應(yīng)參考GB 50116-1998火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 (以下簡稱火規(guī))。例如:在相對濕度長期大于95 %，氣流速度大于5m/s，大量粉塵、水霧滯留，可能產(chǎn)生腐蝕性氣體，在正常情況下有煙滯留，產(chǎn)生醇類、醚類、酮類等有機物質(zhì)的場所不宜設(shè)置離子式火災(zāi)探測器;在可能產(chǎn)生黑煙，大量粉塵、水霧滯留，可能產(chǎn)生蒸氣和油霧，平常情況下有煙滯留的場所不宜設(shè)置光電式火災(zāi)探測器;在相對濕度長期大于95%,有大量粉塵、無煙火災(zāi)，平常情況下有煙和蒸氣滯留，廚房、鍋爐間、發(fā)電機房、烘干車間等場所不宜設(shè)置感溫火災(zāi)探測器等等。如果不按照國家標準根據(jù)實際情況正

8、確選擇火災(zāi)探測器，將會造成很高的誤報率。(2)正確選擇安裝位置。在火規(guī)中，有很多關(guān)于正確設(shè)置火災(zāi)探測器的條文。例如:探測器至墻壁梁邊的水平距離不應(yīng)小于0.5 m;探測器周圍0.5 m內(nèi)不應(yīng)有遮擋物;探測器至空調(diào)送風(fēng)口邊的水平距離不應(yīng)小于1 .5 m，至多孔送風(fēng)頂棚孔口的水平距離不應(yīng)小于0.5 m等等。這些條文不但確保探測器能有效、迅速地探測到火災(zāi)的發(fā)生，而且也是避免干擾的有效途徑。(3)合理規(guī)范布線。合理規(guī)范布線是防止電磁干擾的有效方法。布線規(guī)范在火規(guī)中和有關(guān)的電氣設(shè)計規(guī)范中都有相關(guān)的條文。例如:消防控制、通訊和報警線路應(yīng)采取穿金屬管保護，暗敷時應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi);不同系統(tǒng)、不同電壓、不同

9、電流類別的線路不應(yīng)穿于同一根管內(nèi)或線槽的同一槽孔內(nèi);弱電線路的電纜豎井宜與強電線路的電纜豎井分別設(shè)置。如受條件限制必須合用時，弱電與強電線路應(yīng)分別布置在豎井兩側(cè)等等。合理規(guī)范的布線能有效減少強電對弱電系統(tǒng)的干擾。而采取穿金屬線管保護或采用有屏蔽層的線材都要求金屬線管或線材屏蔽層必須連續(xù)而且單端接地，接地電阻一般要求少于4，甚至少于1 ,這樣做能有效地防止電磁干擾對通訊線路的影響?？偟膩碚f，合理地安裝設(shè)備及規(guī)范布線能有效地減少電磁干擾、高速氣流干擾等影響。4.2優(yōu)化火災(zāi)自動報替控制算法目前，較先進的"智能"型火災(zāi)自動報警控制器均對火災(zāi)探測器從現(xiàn)場采集回來的數(shù)據(jù)進行計算分析，從

10、而判定是否有火災(zāi)發(fā)生。通過優(yōu)化火災(zāi)自動報警控制算法能有效地減少干擾的影響。(1)數(shù)字濾波。即程序濾波，通過一定的數(shù)字運算來達到濾波的目的，在信號平滑處理中采用的移動平均法、多項式適合法(最小二乘法)等均為數(shù)字濾波法。比較常用的是脈沖干擾的平均值濾波，它的作用是去掉信號中的脈沖干擾，同時對信號進行平滑處理。具體方法為:對連續(xù)n個信號數(shù)據(jù)累加求和，從累加和中去除最大值和最小值，將剩下(n-2)個數(shù)據(jù)的平值作為有效值。n的取值范圍:n=36, n值取小時濾波的平滑效果較差，n值取大時靈敏度下降，對數(shù)據(jù)的變化不敏感，因此n值要根據(jù)系統(tǒng)情況合理選取。(2)上升速率判斷:對超過設(shè)定闌值的信號進行進一步分析

11、，主要分析信號在80%以上部分的上升速率。一般來說信號超過閡值可能由火災(zāi)引起，也可能由傳感器電路漂移或意外強干擾引起，而由漂移導(dǎo)致的信號上升速度比由火災(zāi)導(dǎo)致的信號上升速度緩慢，由此可以判斷出真實的現(xiàn)場情況，減少誤報。(3)靈敏度自動調(diào)整。該法是使探測器報警闌值由固定值變?yōu)楦S著探測器平均值變化而改變的變值。由于探測器在長期使用后，難以避免有粉塵積聚在探測器的探測室內(nèi)，而粉塵會散射光源的光線，造成探測器的探測實時值逐漸升高。根據(jù)環(huán)境變化的規(guī)律或情況，預(yù)先設(shè)置探測器的靈敏度，根據(jù)時間來調(diào)整，控制器在進行火警判斷時將會根據(jù)時間進程、環(huán)境的變化自動調(diào)整探測器的靈敏度。感煙探測器工作時，它所表示的煙濃度

12、由兩部分組成，一部分為環(huán)境中灰塵、蒸氣等的因素，另一部分表示火災(zāi)初期的煙，用關(guān)系式表示如下。X=X1+X2式中：X-煙濃度;X1-環(huán)境值;X2-煙值。大多數(shù)情況下，白天因為人活動多，因此灰塵濃度較夜晚要高，其它還有吸煙等因素的影響，因此上述關(guān)系式中在白天和夜晚Xl是不一樣的，在夜晚時Xl要變小，若白天黑夜用同一個X作火警的靈敏度，則在白天X2為能及時預(yù)報火警的煙值，但到了夜晚，因當(dāng)Xl減小，就會造成夜晚要報警時，所需要的X2比白天要高，即需要更多的煙濃度才能報出火警。為了克服夜晚因環(huán)境因素的影響，就必須減小火警煙的靈敏度，使X2保持不變，而在白天時再將X2調(diào)回原值，這樣就保證了白天、黑夜對煙報

13、警的同一標準。(4)延時法。這種方法對低升煙速率(陰燃狀態(tài))情況比較適合且有效。它是采用延時的方法消除火災(zāi)探測器因瞬時受到干擾而產(chǎn)生的誤報警，同時也保證了火災(zāi)探測器真實報警的實時性，適用于解決瞬時的各種干擾的影響。(5)模式識別法。該方法的過程如下，存儲各種火災(zāi)和正常狀態(tài)下的特征值的數(shù)據(jù);提取火災(zāi)特性，即提取作成圖形的火災(zāi)特征的時間變量和/空間分布值;火災(zāi)特征值的圖形與測得值之間比較(圖3);判斷真實火災(zāi)和虛假火災(zāi)。該方法能夠避免誤報的發(fā)生，但真實火災(zāi)條件下的火災(zāi)模式是不斷變化的，因此，需要實際時間識別。4.3增加防護裝置為探測器加裝一些額外的防護裝置，也可以起到一定的減少干擾影響的作用。例如，為探測器的探測電路加裝屏蔽層以減少電磁干擾的影響;為探測器的接線盒或蓋盒加裝防潮膠墊以減少潮氣對電路的影響;為探測器加裝合適孔徑的濾網(wǎng)以阻擋較大的粉塵顆粒和小動物等等。在加裝防護裝置時，應(yīng)注意所加裝的裝置不能影響或削弱探測器的探測功能，否則探測器就會失去應(yīng)有的效用。4.4采用新技術(shù)隨著科技不斷進步、人們在抗干擾問題上