隨著社會(huì)進(jìn)步，城市化發(fā)展越來越快速，人類對消防安全的重視程度越來越高。而煙感報(bào)警設(shè)備作為消防安全體系中重要的一部分，被越來越多的人接受和使用。現(xiàn)有的煙感方案如電離傳感器，光電傳感器構(gòu)成的產(chǎn)品，可以很好的測量煙霧。一般電離傳感器方案，會(huì)比較快的對傳統(tǒng)煙霧進(jìn)行報(bào)警，這取決于煙腔迷宮的設(shè)計(jì)。而光電傳感器，可以更早的對陰燃物體產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行報(bào)警，從而提前預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。但這兩種方式，對燒焦的漢堡或水蒸氣干擾情況的辨識(shí)度較差，容易發(fā)生誤報(bào)，需要很有經(jīng)驗(yàn)的軟件人員將其與真實(shí)的煙霧區(qū)分出來。
技術(shù)型授權(quán)分銷商Excelpoint世健公司向我們推薦了ADI公司一款可以解決此問題的新產(chǎn)品——ADPD188BI。該產(chǎn)品主要針對與北美市場UL217 Rev8 的標(biāo)準(zhǔn)需求而設(shè)計(jì)。經(jīng)過系統(tǒng)測試，ADPD188BI方案完全可以符合 UL217 的標(biāo)準(zhǔn)需求。該產(chǎn)品采用雙光電管的設(shè)計(jì)，芯片集成紅外光加上藍(lán)光的 LED，通過不同波長的發(fā)射光，可以通過比率的方式，來間接判斷被測物質(zhì)的尺寸，以達(dá)到區(qū)分真實(shí)煙霧和干擾源的目的。
對此，ADI代理商——Excelpoint世健公司的工程師Abel Bian在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一系列測試。下圖展示了一些測試結(jié)果，工程師采用歐標(biāo)的測試煙箱，對氣溶膠煙霧進(jìn)行檢測。
圖一、圖三和圖五是 ADPD188BI 評(píng)估板顯示的采樣值和藍(lán)光與紅外光的 PTR（接收光與發(fā)射光功率的比值） 比值。圖中SlotA 表示藍(lán)光的 PTR值，SlotB 表示紅外光的 PTR 值, 這樣做的目的是可以最大程度的減小噪聲干擾對結(jié)果的影響。
【圖一】 【圖二】
圖一與圖二顯示遮蔽率為 0 時(shí)，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.53。比值約為 0.970。
【圖三】 【圖四】
圖三與圖四顯示遮蔽率為 0.2 時(shí)，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 11.73。比值約為 0.983。
【圖五】 【圖六】
圖五與圖六顯示遮蔽率為 0.4 時(shí)，ADPD188BI 的初始值。可以看到其藍(lán)光和紅外光平均 PTR 值約為 12.13。比值約為 1.005。
“我們可以通過平滑濾波來對所看到的 PTR 值進(jìn)行處理，來進(jìn)行煙霧報(bào)警判斷，這與之前的方式如出一轍。”Abel表示，“第二，我們也可以通過 PTR 的比值上升的斜率，和對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的遮光比（如12%/foot）這兩個(gè)參數(shù)，判斷所測量的物質(zhì)是否屬于真實(shí)燃燒帶來的煙霧。”
之后，Abel又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)條件有限，他只是使用簡易的加濕器來模擬水霧的情況。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看到，此時(shí) PTR 的比率是十分重要的參數(shù)，可以幫助判斷真實(shí)煙霧的發(fā)生。
【PTRA/PTRB 顯示了所有采樣輸出 PTR 比率的變化趨勢，這表明了在不同遮光比下，PTR 比率也是會(huì)發(fā)生微小的變化（PRTA表示藍(lán)光、PTRB表示紅外光）】
【紅外光和藍(lán)光的 PTR 輸出值，表明了煙霧濃度的變化程度，可以看到 PRTA 對煙霧濃度的變化相對 PRTB 的更加敏感。】
以上是Abel針對氣溶膠測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。可以看出，在精度上，可以實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)的采集，而且多出來的 PTR 比率信息，可以讓軟件人員得到更多的判斷依據(jù)。在更低遮光比下，提前判斷出真實(shí)的火焰發(fā)生。
最后，為了展現(xiàn)該產(chǎn)品對于不同煙源所展現(xiàn)的輸出變化，他又測試了高溫水汽和人吸煙的煙霧輸入。具體結(jié)果如下透視圖：
上圖前半部分的突起，是用電水壺?zé)_后所產(chǎn)生的高溫蒸汽輸出。剔除掉結(jié)露的結(jié)果后的圖形，可以看到，在遇到高溫水汽的時(shí)候，兩種光的 PTR 的值會(huì)瞬間上升，超過 35nW/mW。
經(jīng)過一段時(shí)間的吹風(fēng)冷卻和水汽清理，后半段可以看到抽煙所產(chǎn)生的輸出變化，當(dāng)然這個(gè)距離傳感器較近，輸出的值是煙霧遮蔽率較高的結(jié)果，最大可以到 25nW/mW 左右。
【PTRA/PTRB 的結(jié)果，高溫水汽與人體呼出的煙霧】
上圖可以很好地展現(xiàn)PTR 比率對判斷物質(zhì)的重要性。前半段可以看出，高溫水汽的PTR 比率瞬間上升，比值也接近 1.8 左右。后半段的 PTR 比值上升相對緩慢，而且比值在 1.55 左右。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
比率信息不可以單獨(dú)作為區(qū)分真實(shí)煙霧和干擾煙霧，軟件人員可通過 PTR 值的上升速度和最終比值，做相對穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，并以此來作為判斷煙霧類型的依據(jù)，從而最大程度的減小誤報(bào)率。
此產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用意義
針對以上測試結(jié)果，大家可以很容易地將該產(chǎn)品置于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域來預(yù)防和監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生，比如：
-浴室，可以降低水霧對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。
-廚房，可以降低廚房油煙對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。
-倉庫，可以降低粉塵對產(chǎn)品的誤報(bào)干擾。
通過傳感器雙管的拓?fù)浼軜?gòu)，實(shí)現(xiàn)增加對環(huán)境狀態(tài)的判斷的依據(jù)，降低算法上的難度，實(shí)現(xiàn)更加可靠的報(bào)警。
關(guān)于世健——亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商
世健是完整解決方案的供應(yīng)商，為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)、原設(shè)計(jì)生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理服務(wù)。
世健與供應(yīng)商及電子廠商緊密協(xié)作，為新的科技與趨勢作出定位，并幫助客戶把這些最先進(jìn)的科技揉合于他們的產(chǎn)品當(dāng)中。集團(tuán)分別在新加坡、中國及越南設(shè)有研發(fā)中心，專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)造新的解決方案，幫助客戶提高成本效益并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設(shè)計(jì)可應(yīng)用于工業(yè)、無線通信及消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
世健是新加坡的主板上市公司，總部設(shè)于新加坡，擁有約750名員工，業(yè)務(wù)范圍已擴(kuò)展至亞太區(qū)40多個(gè)城市和地區(qū)，遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個(gè)國家。世健集團(tuán)在2018年的年?duì)I業(yè)額超過12億5千萬美元。世健于1993年開始發(fā)展中國業(yè)務(wù)，中國區(qū)總部設(shè)于香港，并擁有11個(gè)分公司及辦事處、研發(fā)中心及物流中心，業(yè)務(wù)遍及中國多個(gè)城市和地區(qū)。