一種針對電纜火災的氣體復合探測器制造技術

一種針對電纜火災的氣體復合探測器，包括CO傳感器、CO

Gas composite detector for cable fire

A gas composite detector for cable fires, including CO sensors and CO

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種針對電纜火災的氣體復合探測器
：本專利技術屬于火災探測
，具體講是涉及一種針對電纜火災的氣體復合探測器。
技術介紹
：由于電力電纜火災高發(fā)性的特點，以及可能造成巨大損失的風險，亟需針對電力電纜火災進行早期探測預警，及時進行滅火和應急處置程序。目前電力電纜火災探測主要有以下幾個方法：(1)點式感煙探測作為市場上應用最為廣泛的火災探測手段，具有成本低、壽命較長等優(yōu)點，但是容易受到水蒸氣、灰塵等干擾，尤其是在電力電纜敷設復雜環(huán)境中，極易發(fā)生誤報。(2)纜式線型定溫或者差溫火災探測技術對環(huán)境耐受性較強，相比于其他技術，可以較好的適應潮濕、腐蝕性場所，如果電力電纜長距離鋪設，可以采用纜式線型感溫探測技術。但是，電纜火災往往先由熱解階段開始，產(chǎn)生大量的氣體和煙霧，然后才會發(fā)生明火，溫度明顯上升。因此，感溫探測從原理上決定了無法極早期探測電纜火災。(3)單一氣體探測(目前市面上應用最多的是CO氣體探測)可以在電纜火災熱解階段發(fā)現(xiàn)異常情況，對氣體選擇性較好，靈敏度較高。但是，氣體傳感器容易受到污染，壽命不長，并且單一氣體探測技術受環(huán)境響應較大，可靠性不高。
技術實現(xiàn)思路
：本專利技術要解決的技術問題是，提供一種針對電纜火災的氣體復合探測器，該氣體復合探測器具有極早期、高靈敏度、低誤報率、抗環(huán)境干擾、壽命長等優(yōu)點。本專利技術的技術解決方案是，提供一種針對電纜火災的氣體復合探測器，該氣體復合探測器包括：CO傳感器，所述CO傳感器發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路和ADC模數(shù)轉換電路后輸送給微控制器；CO2傳感器，所述CO2傳感器發(fā)出的傳感器信號直接采用數(shù)字信號傳輸方式輸送給微控制器；NOx傳感器，所述NOx傳感器發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路和ADC模數(shù)轉換電路后輸送給微控制器；CxHy傳感器，CxHy傳感器發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路和ADC模數(shù)轉換電路后輸送給微控制器；電源模塊，所述電源模塊提供電源給各個傳感器和微控制器；報警模塊，所述報警模塊接收到微控制器發(fā)給它的控制信號后會以發(fā)光或/和鳴叫的方式進行報警。進一步的，所述CO傳感器、NOx傳感器和CxHy傳感器各自獨立配置一套信號放大電路和ADC模數(shù)轉換電路。進一步的，所述信號放大電路為二級信號放大電路。進一步的，所述CO傳感器為電化學傳感器，其型號為TGS5042。進一步的，所述CO2傳感器(200)是利用非色散紅外原理測量CO2氣體濃度，其型號為CDM7160-B00。進一步的，所述NOx傳感器為電化學傳感器，其型號為FECS41-250。進一步的，所述CxHy傳感器為催化燃燒式傳感器，其型號為TGS6812。進一步的，所述報警模塊包括報警信號燈、蜂鳴器和驅動電路，所述驅動電路接收到微控制器的控制信號后用于驅動報警信號燈發(fā)光和驅動蜂鳴器進行鳴叫。進一步的，每個傳感器都具有單獨報警信號燈，每個傳感器擁有的報警信號燈數(shù)量為兩個。進一步的，所述蜂鳴器的數(shù)量為兩個，分別為板載蜂鳴器和外置蜂鳴器。與已有的火災報警器相比，本專利技術針對電纜火災產(chǎn)生的特殊氣體，采用四種典型的氣體傳感器，結合變閾值算法，能夠使探測器對電纜火災初期氣體產(chǎn)物非常敏感，任意一種氣體濃度或者幾種氣體濃度處于較低水平均可以及時發(fā)出報警信息，保證探測的高靈敏度；同時又可以在一種或者幾種氣體傳感器出現(xiàn)故障情況下，依舊保持著火災探測功能的可靠性；溫度、濕度、干擾氣體等環(huán)境參數(shù)的變化，對不同種類的氣體傳感器影響不一樣，通過對氣體傳感器輸出值的修正，從而最大化的減小外界非火災信號的干擾，因此，本專利技術具有極早期、高靈敏度、低誤報率、抗環(huán)境干擾、壽命長等優(yōu)點。附圖說明：圖1為本專利技術一種針對電纜火災的氣體復合探測器的整體構成圖；圖2為本專利技術中二級信號放大電路的結構示意圖；圖3為本專利技術中CxHy傳感器采用的CxHy氣體濃度探測電路結構示意圖；圖4為本專利技術中報警模塊的電路結構示意圖。具體實施方式：以下是本專利技術的具體實施例并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步的描述，但本專利技術并不限于這些實施例。請參照圖1，本專利技術一種針對電纜火災的氣體復合探測器包括CO傳感器100、CO2傳感器200、NOx傳感器300、CxHy傳感器400、信號放大電路500、ADC模數(shù)轉換電路600、電源模塊700和報警模塊900。所述CO傳感器100利用傳感器模塊輸出電流和CO氣體濃度成正比特性，傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路500和ADC模數(shù)轉換電路600后輸送給微控制器800。所述CO2傳感器200輸出數(shù)據(jù)和微控制器800直接采用UART數(shù)字信號通訊。所述NOx傳感器300輸出與氣體濃度有關的電流信號，依次經(jīng)過信號放大電路500和ADC模數(shù)轉換電路600后輸送給微控制器800。所述CxHy傳感器400輸出與氣體濃度有關的電壓信號，依次經(jīng)過信號放大電路500和ADC模數(shù)轉換電路600后輸送給微控制器800。所述電源模塊700提供電源給CO傳感器100、CO2傳感器200、NOx傳感器300、CxHy傳感器400和微控制器800。所述報警模塊900接收到微控制器800發(fā)給它的控制信號后會以發(fā)光或/和鳴叫的方式進行報警。在本專利技術實施例中，所述CO傳感器100、NOx傳感器300和CxHy傳感器400各自獨立配置一套信號放大電路500和ADC模數(shù)轉換電路600，且所述信號放大電路500采用為二級信號放大電路。請參照圖2，二級信號放大電路500用兩個OPA2336分別搭成跨阻放大和同向放大形式，OPA2336是TI公司的精密微功耗運放，其僅1pA的輸入偏置電流對跨阻放大器來說是完美的，在此基礎上提供了極低的功耗和輸入失調(diào)。兩級放大的輸出被微控制器800內(nèi)的ADC同時采樣，在CO氣體、NOx氣體或CxHy氣體濃度較低時，選用TGS_OUT2的值精度更高，即采用二級放大后的數(shù)值；在CO氣體、NOx氣體或CxHy氣體濃度較高時后級放大器將飽和，此時用TPS_OUT1的值來計算氣體濃度，即采用一級放大數(shù)值，這種方式既保證了低濃度時有很高的精度，也保證了整體氣體濃度量程范圍足夠寬。OPA2336不到125uV的輸入失調(diào)將量程切換時的非線性降至最低。本專利技術實施例采用的CO傳感器100為電化學傳感器，其型號為TGS5042，其輸出電流與CO氣體濃度成正比。本專利技術實施例采用的CO2傳感器200為日本Figaro公司生產(chǎn)的CDM7160-B00，該傳感器利用非色散紅外(NDIR)原理測量CO2氣體濃度，具有體積小、功耗低、精度高的優(yōu)點，并且具有UART(異步收發(fā))與I2C(同步串行總線)雙數(shù)字接口，可直接輸出氣體濃度數(shù)字信號。本專利技術實施例采用的NOx傳感器為日本Figaro公司生產(chǎn)的電化學式傳感器FECS41-250，該傳感器具有對NOx有高靈敏度與高選擇性，對NOx響應極快，線性輸出，長壽命等優(yōu)點，是檢測NOx氣體的理想選擇。該傳感器將NOx氣體濃度輸出為電流大小信號，關系為400±80nA/ppm，分辨率為0.5ppm。NOx傳感器輸出的電流信號經(jīng)過和CO傳感器輸出信號類似的兩級信號放大電路，輸出給微控制器。請參照圖3，本專利技術實施例采用的CxHy傳感器為催化燃燒式傳感器TGS6812，該傳感器具有與氣體濃度成比例的模擬線性輸出，免維護，體積小，耐久性好本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種針對電纜火災的氣體復合探測器，其特征在于：該氣體復合探測器包括：CO傳感器(100)，所述CO傳感器(100)發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路(500)和ADC模數(shù)轉換電路(600)后輸送給微控制器(800)；CO

【技術特征摘要】
1.一種針對電纜火災的氣體復合探測器，其特征在于：該氣體復合探測器包括：CO傳感器(100)，所述CO傳感器(100)發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路(500)和ADC模數(shù)轉換電路(600)后輸送給微控制器(800)；CO2傳感器(200)，所述CO2傳感器(200)發(fā)出的傳感器信號直接采用數(shù)字信號傳輸方式輸送給微控制器(800)；NOx傳感器(300)，所述NOx傳感器(300)發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路(500)和ADC模數(shù)轉換電路(600)后輸送給微控制器(800)；CxHy傳感器(400)，所述CxHy傳感器(400)發(fā)出的傳感器信號依次經(jīng)過信號放大電路(500)和ADC模數(shù)轉換電路(600)后輸送給微控制器(800)；電源模塊(700)，所述電源模塊(700)提供電源給各個傳感器和微控制器(800)；報警模塊(900)，所述報警模塊(900)接收到微控制器(800)發(fā)給它的控制信號后會以發(fā)光或/和鳴叫的方式進行報警。2.根據(jù)權利要求1所述的一種針對電纜火災的氣體復合探測器，其特征在于：所述CO傳感器(100)、NOx傳感器(300)和CxHy傳感器(400)各自獨立配置一套信號放大電路(500)和ADC模數(shù)轉換電路(600)。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種針對電纜火災的氣體復合探測器，...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張佳慶，謝輝，楊慎林，王昌建，范明豪，王劉芳，李偉，趙衛(wèi)平，張博思，
申請(專利權)人：國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34