家庭安全系统中检测器功能的综合分析.docx

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家庭安全系统中检测器功能的综合分析

家庭安全报警系统中检测器性能综合分析

摘要：

目的：

分析家庭安全报警系统中各类检测器和报警器的原理、结构、功能、特性，使用户更好地了解报警系统的结构和组成，更深地理解安装安全报警系统的必要性以及更好地使用安全报警系统；同时为安全报警系统的安装者提供选用各类检测报警器件的意见。

方法：

查阅各类检测器材的文献资料和产品说明书，综合分析。

结论：

在现代社会中，安装安全报警系统有助于提前对危险进行警示，可以大幅度减少人身和财产损失；同时，各类检测器件仍然有着自身不足之处，应当对其进行进一步改进和改善。

关键词：

安全系统；检测器；报警装置

Acomprehensiveanalysisofthetestingdevicesusedinahomesecuritywarningsystem

Abstract:

Object:

Toanalyzethevarioustypesoftestingdevicesusedinthehomesecuritywarningsystemsbylearningtheirprinciples,structures,functionsandfeatures,helpinguserstobetterunderstandthestructureandcompositionofthewarningsystems,todeeplyunderstandthenecessityofinstallingasecuritywarningsystemandtobetterusethesecuritywarningsystem;Alsotoprovidesomeadvicetotheinstallerstohelpthemchoosetherighttestingdevices.Methods:

Searchandlearntheliteraturesandinstructionbooksofthetestingdeviceswe'dliketoanalyze.Conclusion:

Nowadays,toinstallahomesecuritywarningsystemhelpstomakewarningsofdangersadvancedandwillsignificantlyreducethelossoflifeandproperty;Meanwhile,thetestingdevicesstillhavetheirowninadequaciesandshouldbefurtherimproved.

Keywords:

homesecuritysystems;testingdevices;alarmingsystems

随着社会的进步和科技的发展，技术给人们的生活带来了方便与快捷，但同时也为犯罪分子提供了不少捷径。

在现今社会中，家庭安全报警系统的构建已经成为了一个重要和时尚的话题。

本文针对家庭安全报警系统中防火、防盗、防燃气泄漏三个方面的检测器应用进行分析，使大家进一步了解如何去选用和构建家庭安全报警系统。

1家庭安全报警系统

1.1什么是家庭安全报警系统？

家庭安全报警系统是利用门窗探测器、人体移动探测器、燃气探测器和烟雾探测器等新型元器件，配合一套完善的控制、通讯和报警系统所组成的能够对家居生活中容易产生的危险发出预警、警示作用的综合系统。

该系统包括检测、控制、报警和通讯等几个环节。

该系统的主要作用是在家中发生盗贼入侵、火灾、燃气泄漏等危险情况时，能够迅速向用户发出警示，并且根据用户之前的设定向公安、消防等部门报警，从而使灾祸情况及时得到控制，避免更大的人身和财产损失。

1.2对家庭安全报警系统中检测器的功能进行综合分析的目的和意义

（1）帮助用户进一步了解系统的构成和工作原理，更好地设置和使用系统的各项功能。

（2）对检测器的原理、结构、价格等方面进行分析，帮助系统设计和安装者在组建安全系统时更经济实用地选用准确耐用、性价比高的检测器。

1.3家庭安全报警系统中主要使用的检测器及其作用

（1）门窗检测器：

当有盗贼通过门窗入侵时，发出警报。

（2）C&K报警系统：

在家中各个房间设置报警视区，在布防时段，当有入侵者通过视区时发出警报。

（3）烟雾报警器：

当家中失火产生烟雾时，烟雾报警器发出警报。

（4）燃气检测器：

布置在厨房等处，能够及时检测到天然气或煤气等燃气的泄漏状况，发出警报，防止更大的人身财产损失。

2各类检测器件的分析

2.1烟雾报警器

2.1.1离子感烟式烟雾报警器

1.原理介绍

离子感烟式探测器是点型探测器。

它是在电离室内含有少量放射性物质，可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。

当烟粒子进入电离化区域时，它们由于与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。

当导电性低于预定值时，探测器发出警报。

图1常见烟雾报警器示意图

Fig.1PictureofcommonSmokeDetectors

2.产品分析

①选用产品：

HEIMAN离子式家用烟雾报警器

②原理结构

图2产品内部结构图

Fig.2Blockdiagramoftheproduct

图3传感器的连接方式与等效电路图

Fig.3Equivalentcircuits

本产品为离子式感言探测器（以下简称探测器）。

是利用烟雾破坏电离室内的电流平衡的原理探测活在，电路主要由电离室和专用IC部分组成，在无烟状态下，电离室内的电流是平衡稳定的，当有烟雾进入电离室时，离子流动被阻碍而导致电性能变化，IC采集分析被干扰的电信号，判断是否打到报警极限，最终输出报警信号。

本产品对缓慢阴燃或明燃产生的可见烟雾，有较好的反应，适合于住宅、商场、宾馆、饭店、办公室、教学楼、银行、图书馆、计算机房以及仓库等室内环境的烟雾监测。

从图3来看，当正常工作时，外电离室等效电阻RP小，V0输出高电平；当发生火灾时，由于烟雾进入外电离室导致外电离室导电性能变弱，等效电阻RP变大，则V0输出低电平通过反相器给出报警信号。

③性能指标

监测面积：

20平方米

报警方式：

声光报警（独立型）

无线信号315MHz或433MHz

继电器常开/常闭（联网型）

发射距离：

空旷距离100米（无线型）

外形尺寸：

执行标准：

GB4715-1993

工作电压：

DC9V6F22电池（独立型或无线型）

DC12V（联网型）

静态电流：

≤10μA（独立型或无线型）

≤200μA（联网型）

报警电流：

≤20mA

报警指示：

红色LED

报警声压：

≥85dB/m（独立型或无线型）

工作温度：

-10℃~+50℃

环境湿度：

≤95%RH（无凝结现象）

④性价比分析

本产品支持手动测试自动复位，采用专用微处理器控制，抗白光干扰，环境适应性强，采用SMT工艺制造，稳定性好，价格处于市场同类产品中等价位，总体性价比较同类产品较高。

⑤不足之处及改进意见

点式离子感烟探测器是目前民用建筑中最为广泛使用的火灾探测设备之一,其性能的好坏直接关系到火灾探测的有效性与及时性,其中点式感烟探测器由于其固有的几何结构及所处环境的状况使得它在火灾探测过程中对环境的响应有一定的迟滞。

迟滞时间的长短也能反应出火灾探测器性能的优劣。

王进军等人通过实验对这一指标进行了研究,为进一步提高对点式感烟探测器性能的认识做出了有益的尝试。

对于不同材料的不同发烟方式对点式探测器迟滞时间的影响有所不同,阴燃火比明火对点式探测器迟滞时间的影响大。

棉绳与榉木阴燃火的燃烧过程比较稳定,火源功率比较小,可燃物热解速率小,因此产生的烟雾浓度比较小,相应探测器迟滞时间较长;聚氨酯与正庚烷明火在点燃后,火源燃烧功率迅速上升,可燃物热解速率迅速增大,产生的烟雾浓度比较大,所以探测器的迟滞时间比较短。

建议在不同的场合选用适合的类型，但由于多数用户在使用时缺乏相关知识可能导致选用不当，故建议提高产品的设备灵敏度，选用适当材料使电离室里的电力能及时被阻断。

影响迟滞时间的因素由很多，如通风口位置、大小等，合理设计也是必须的。

⑥其他

如何确定感烟探测器的数量?

除了每个卧室装有一个感烟探测器外,每一附加层也要有适当的保护措施以免遭火灾的威胁。

对一个单层房屋来说,如果所有的卧室都与通向户外的一条公共通道相连,那么设置一个感烟探测器是足够的。

在那些卧室被隔离开的家庭完全有理由要求增加感烟探测器。

如果习惯于睡觉时关上卧室的门,则每个卧室都应该装有感烟探测器,特别是那些使用加热器或者其它用电设备的房间更应如此。

3.综合描述及选用原则

由于离子式感烟探测器的工作原理是有两个电离室串联，构成等效于电阻串联的偏置电路。

其中一个是基本不与外界相通的内电离室，另一个是与外界相通的外电离室，（即检测电离室），两个电离室中均放入一片放射源镅24l（AM241），不断地放射出α粒子，使两室内的气体都被部分电离。

当有烟雾进入外电离室，因烟雾颗粒吸附一部分离子，使外室的离子电流减小．等效于它的电阻增大，分压电位增高。

当烟雾达到检测的限定浓度时，则电位增高到能触发开关电路（高电位触发型）而报警。

根据上面的原理说明可知：

离子式感烟探测器采用放射性物质镅24l，虽然镅24l的放射性污染的污染较小，且探测器在构造上还有一些保护措施，但在探测器周围还是存在非常微弱的放射性污染的。

故综合性能与用户体验，综合产品价格，推荐使用boen独立型离子式烟雾报警器122、145等型号

2.1.2光电感烟式烟雾报警器

1.原理介绍

光电感烟探测器也是点型探测器，它是利用起火时产生的烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。

根据烟粒子对光线的吸收和散射作用。

光电感烟探测器又分为遮光型和散光型两种。

2.产品分析

①选用产品：

JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器

②原理结构

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。

图4光电感烟检测电路

Fig.4DetectingcircuitofthePhotoelectricsmokedetector

③性能指标

技术参数

直径14cm（5.5英寸）

高度8.1cm（3.19英寸）

重量310g（0.7磅）

工作温度范围-10O至50OC（14O至

122OF）

工作湿度范围10％至95％RH相对湿度

报警复位瞬间断电

最大风速15M/S（3000英尺/Min）

继电器触点参数

阻性或感性（60％功率因数）负载

A型：

2.0A@30VAC/DC

C型：

0.6A@110VDC，2.0A@30VDC

1.0A@125VDC，2.0A@30VDC

电气参数：

　　12VDC供电24VDC供电

系统电压：

12DC（最大4V的波动）24DC（最大4V的波动）

提供电压：

11.3VDC最小，17.0VDC最大20VDC最小，29VDC最大

复位电压：

0.73VDC最小0.8VDC最小

静态电流：

120μA最大120μA最大

报警电流：

35.0mA最小　77.0最大21.3mA最小，40.6mA最大

复位时间:

0.3秒0.3秒

上电时间:

34秒34秒

终端继电器:

A77-716　　　　　　　　　　A77-716

④性价比分析

JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器采用了现代工艺技术，继电器控制输出，已经通过各项标准认证。

JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器设计为对开放式区域提供保护，且须与相兼容的四线制控制器配套使用。

探测器的运行状况和灵敏度能够现场测试。

作为自锁型的探测器，当报警锁定后，必须通过瞬间中断电源来使其复位。

JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器上有一只发光二极管作为探测器现场的显示。

如果探测器通电，处于正常的监视状态，LED会每10秒闪亮一次。

在报警状态，LED将锁定恒亮直至探测器复位。

JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器内含一对常开触点（A型）用于联接到报警控制电路，还有一组常开/常闭辅助触点（C型）。

对探测器电源的监视是通过在探测器电源回路末端安装一电源监视终端继电器来完成。

当电流加向并流过探测器时，终端电源监视模块被上电，其继电器触点闭合使控制器的报警回路形成闭合的串联电路。

一旦断电或探测器回路断开，终端模块将失电，继电器触点脱开并向控制器触发故障信号。

此类产品中，JTY-GD-2412/24E光电感烟探测器属于性能较好的外国产品，功能全面，报警及时，只是由于是进口产品故价格略贵。

⑤不足之处及改进意见

散射感烟角是光电感烟雾警报器的水平高低的重要指标，目前国内的产品散射感烟角很少能达到全角度，而国外产品又普遍较贵，故如何开发出散射感烟角全角度的产品十分重要。

开发了红外光对典型烟雾颗粒0~180度，可变散射角感烟实验装置，以确定峰值波长为（900±100）nm红外光适宜和最佳的前向、后向散射感烟角。

这种实用新型光电感烟火灾探测器。

通过试验研究４种试验火典型烟雾对此传感器的响应规律，确立了甄别黑烟或白烟的火灾探测报警算法处理技术。

试验证明探测器对于可燃物阴燃或明火产生的不同粒径、不同颜色、不同温度的广谱烟雾达到了良好的均衡灵敏响应性能。

3.综合描述及选用原则

选用原则：

点型光电感烟探测器一般适用于饭店、旅馆、教学楼、电子计算机房、通讯机房、办公楼的厅堂、卧室、办公室书库、档案库等等场所。

有大量水汽滞留、可能产生腐蚀性气体、气流速度大于5m/s、相对湿度经常大于95%、在正常情况下有烟滞留的场所不宜选用感烟探测器。

保护面积：

当空间高度为6m～12m时，一个探测器的保护面积，对一般保护场所而言为80m2。

空间高度为6m以下时，保护面积为60m2。

具体参数应以《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116）为准。

2.1.1红外光束感烟式烟雾报警器

1.原理介绍

红外光束感烟探测器是线型探测器，它是对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。

它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于线型感烟探测器将光束发射器和光电接受器分为两个独立的部分，使用时分装相对的两处，中间用光束连接起来。

红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。

感烟式火灾探测器适宜安装在发生火灾后产生烟雾较大或容易产生阻燃的场所；它不宜安装在平时烟雾较大或通风速度较快的场所。

2.产品分析

①选用产品：

JTY-HF-C33型线型光束感烟火灾探测器

②原理结构

探测器结构示意图如下:

图5光束感烟探测器结构图

Fig.5BlockdiagramofthePhotoelectricsmokedetector

固定轴螺丝：

用来紧固发射器、接收器，应在调试前拧紧；

角度紧固螺丝：

用来旋转定位发射器、接收器，应在调试后拧紧；

指示灯：

接收器分别有红色、黄色指示灯，用来指示探测器的状态；

安装固定孔：

应尽量固定在发射或接收器重心位置，且使支撑架与墙壁紧固贴实安装，固定孔间距离如图所示；

出线孔：

用于外部连接线，护线管应使用φ16以上金属软管；

安装方式：

除正常安装方式外，也可将支撑架反过来安装，或也可将接收、发射器与支撑架成90°夹角安装。

③性能指标

表1发射器性能指标

项目

规格

型号

JTY-HF-C33（发射器）

发射距离、连接

150m以上

红线接：

24V、黑线接：

0V

工作电压、电流

DC16V~35V

8mA~10mA

使用温度、湿度

-15℃~55℃

RH0%~95%

重量、光轴调整

发射器：

1.4kg

左右：

±25°、上下：

±25°

表2电流型接收器性能指标

项目

规格

型号

JTY-HF-C33（接收器）

监视距离、灵敏度

5m~100m

4.3dB62%

工作电压、电流

DC16V~35V抗电源反接功能

30mA

指示灯

红色灯：

预火警、火警

黄色灯：

遮挡预故障、故障

使用温度、湿度

-15℃~55℃

RH0%~95%

接收器连接

P红线：

24V（+）、S黄线：

信号输出、G黑线：

24V（－）

信号输出值

故障：

0mA、正常：

5mA、火警：

20mA

重量、光轴调整

发射器：

1.4kg

左右：

±25°、上下：

±25°

表3开关型接收器性能指标

项目

规格

型号

JTY-HF-C33（接收器）

监视距离、灵敏度

5m~100m

4.3dB62%

工作电压、电流

DC16V~35V抗电源反接功能

30mA

指示灯

红色灯：

预火警、火警

黄色灯：

遮挡预故障、故障

使用温度、湿度

-15℃~55℃

RH0%~95%

接收器连接

P红线：

24V、G黑线：

0V、黄线：

2根、兰线：

2根

信号输出值

故障：

兰线断开正常：

兰线闭合火警：

黄线、兰线闭合

重量、光轴调整

发射器：

1.4kg

左右：

±25°、上下：

±25°

表4电压型接收器性能指标

项目

规格

型号

JTY-HF-C33（接收器）

监视距离、灵敏度

5m~100m

4.3dB62%

工作电压、电流

DC16V~35V抗电源反接功能

30mA

指示灯

红色灯：

预火警、火警

黄色灯：

遮挡预故障、故障

使用温度、湿度

-15℃~55℃

RH0%~95%

接收器连接

P红线：

24V（+）、S黄线：

信号输出、G黑线：

24V（－）

信号输出值

故障：

0V（高阻）、正常：

5V、火警：

20V

重量、光轴调整

发射器：

1.4kg

左右：

±25°、上下：

±25°

本产品出厂时已标定报警灵敏度，现场调试完毕即达到报警要求。

当有火情时，探测器始终报火警。

当火情撤销后，探测器延时1分钟自动复位或接收器重新上电复位火警。

④性价比分析

红外烟雾警报器普遍价格较高，精度高，本产品JTY-HF-C33型线型光束感烟火灾探测器（以下简称探测器），内置单片计算机，具备全面的分析判断能力，通过在探测器内部固化的运算程序，可自动完成对外界环境变化的补偿及火警﹑故障的判断，并通过指示声、光和信号输出线给出状态指示。

该探测器设有调试指示功能，调试方法简单、方便。

特别适用于无遮挡空间的高层建筑群，如各类商场、厅堂馆所、古建筑物、大型车间、仓库、隧道、及各种建筑的夹层、闷顶等，凡是在火灾形成前有烟雾出现的场所均可使用本产品。

性价比较高。

⑤不足之处及改进意见

在探测器使用过程中,探测器窗口很容易积聚灰尘等粒子,这些粒子的存在会减弱红外光束到达接收器的辐射通量,从而影响探测器的感烟探测灵敏度。

为了抵消此作用,在接收器设计中,增加了感烟动作阈值自动补偿电路,这样,对于长时间逐步累加起来的灰尘等不会引发探测器误报火警。

同时在探测器设计中,增加了故障监控环节,自动监视探测器线路是否发生故障或红外光束是否被非火灾因素所遮挡。

当故障发出后,信号线输出故障报警信号,并切断火灾报警输出,避免由于故障发生而输出误报火警。

3.综合描述及选用原则

选用原则：

由于离子烟雾报警器对小粒子较敏感，所以在烹饪时会有较快的反应。

①将烟雾报警器安装在离烟雾源的地方较远处，那么烟雾粒子到达报警器时就会变弱很多，如果你选择了这种方法，就应该弄清楚空气的流动方向。

否则也起不到什么效果。

②安装一个光电烟雾报警器。

当发生的火灾产生的是较小的粒子，你可能失去较早报警的机会，但是你也省去多个烟雾报警器失灵的麻烦。

③安装一个离子/光电联合烟雾报警器。

如果两种传感器结合在一起，离子传感器的敏感度可以设置的小一些，这样装置就会减少误报，同时你也可以拥有一个对蔓延快的熊熊大火和蔓延较慢的闷烧的火灾都有较大灵敏度的烟雾报警器。

④安装一个有静音功能的离子烟雾报警器。

这样你可以让报警器降低灵敏度15分钟，抽烟或做饭时避免刺耳的报警声。

改进意见：

由于各类烟雾报警器均采用烟雾颗粒遮挡原理，这就需要烟雾达到一定量，而不是鉴别烟雾为何种烟雾。

这样可能导致两种失误：

第一，可能烟雾未达到要求量警报器不工作，导致工作不及时；第二，可能对其他烟雾产生误报。

我的改进意见是，利用对有害气体敏感的气敏元件能，感知火灾发生时产生的有害气体这样可以避免上述两种情况的发生。

2.2防盗大师：

C&K防盗报警系统

2.2.1C&K防盗报警器材简介

C&K防盗报警系统是C&K公司的防盗报警器材产品。

C&K公司（中文名为：

时机防盗系统有限公司）成立于1982年10月，在1986年进入中国市场。

C&K防盗产品以其自身的卓越品质、系列产品的优势和良好的性能价格比以及持续不断改进的产品质量和售后服务，占领了中国防盗产品市场60%左右的份额。

C&K发展到今天已经成为同行业中最大的、也是最成功的国际性防盗产品制造企业之一。

C&K为了保证产品质量的稳定性和可靠性，其生产管理和质量保证体系在1993年就已全部通过了ISO9002的认证。

此外C&K产品还有2个方面的突出优势，进一步保证了产品品质。

首先是整机中元部件的自行设计和制造，这是从基础元件上解决整机技术参数的一致性和可靠性的唯一有效办法。

例如探测器，这是一种集数字/模拟，高频/低频，微波/红外于一身的设备，采用了很多非标准的特殊部件。

有些厂家依靠外加工或移植其他产品部件来拼装探测器。

而C&K的探测器则是从微波振荡二极管到谐振腔天线、菲涅尔红外透镜，甚至到制造透镜的特殊工具，都是自行设计，自行生产的。

这就从根本上保证了产品一致性。

其次是C&K对产品的环境试验。

试验条件大多超过了美国保险商实验室（UL）标准。

为了解决室内环境试验问题，该公司建造了一个500平米的试验室，这是该行业中唯一的全天候试验室，室内可制造各种极端环境变化，高温、低温、干燥、潮湿、甚至可以造雨。

为了试验气候影响，C&K对每一种新产品要在世界上各种有代表性气候条件的地区，实际安装试用几个月到一年的时间。

例如在平均每年有3万次闪电的澳大利亚达尔文港作抗雷击试验；在人中最密集的地区之一---香港作电气干扰试验；在赤道国家印尼作高湿气候试验；在有90%住宅邻海的佛罗里达作大气腐蚀试验；在西班牙作夏季高温气候试验；在阿拉斯加作低温气候试验；并且在法国一些古老建筑物内作探测性能试验。

上述这些艰苦的试验，炼就了C&K一代又一代的新产品，也为C&K赢得了世界殊荣。

2.2.2C&K防盗报警系统的组成

C&K报警系统由以下三个部分组成：

1．C&K探测器。

图6C&K探测器示意图

Fig.6SchematicdiagramofC&Kdetectors

C&K探测器是整个报警系统的核心。

探测器的作用是探测在布防时间、防区内是否有人体移动的迹象，如果有入侵现象，则向报警控制主机发出报警信号。

C&K探测器种类包括微波/被动红外双鉴器、被动红外单鉴器、玻璃破碎感应器、主动红外对射、以及门磁开关等五大类。

探测器的安装方式有表面型、卧式型、吸顶型、旋转支架型。

在探测