烟感火灾探测器受干扰原因和抗干扰方法

1、烟感火灾探测器受干扰原因和抗干扰方法火灾自动报警系统的目的是实现早期发现火情，有利于减少火灾造成的损失，保护生命财产的安全。但火灾自动报警系统设置后，往往会发觉系统在运行中经常出现设备故障、误报火警和误动作等情况，使得消防值班人员饱受困扰。排除了设备质量不过关等情况后，我们发现这些情况往往是由于探测设备受到干扰而造成的。本文将从火灾探测器的工作原理人手，逐步分析探测器的主要干扰来源，并提出一些改进的方法。2 火灾探测器的工作原理火灾探测器，就是探测是否有火灾正在发生的设备，是以探测物质燃烧过程中所产生的各种物理、化学现象为机理的。其基本功能是:对火灾参量(气、烟、热、光等)作出有效响

2、应，并转换为电信号，提供给火灾报警控制器。根据火灾的特点及其产生物的特性，可分为:感烟探测器、感温探测器及火焰探测器三类。根据火灾探测器对处理后的信号传输给火灾报警控制器的数值形式分为开关量探测器、模拟量探测器及智能化探测器三类。火灾探测器的一般工作原理如图1所示川:敏感元件检测火灾产生物或火灾发生时的特性值，变换器将敏感元件传来的原始信号转换为电流/电压信号，或是脉冲、开关量，送人火灾自动报警控制器中，控制器对接收到的信号加以计算分析，并判定是否有火灾正在发生，如有则发出报警信号。3 火灾探测器干扰来源分析3.1探测器器件干扰从火灾探测器的工作原理可以分析出火灾探测器易受外界干扰的部分，主要

3、有以下几个部分。(1)敏感元件。敏感元件是火灾探测器的"眼睛"，但它的"视力"有限。例如:当与烟雾某方面特性相似的物质(如:粉尘、水雾)被它"看见"后，就会认为是烟雾，从而产生误报警。另外一方面，由于敏感元件一般是暴露在外界，比较容易受外界的粉尘、潮气影响而导致灵敏度降低。(2)探测电路。探测电路是包括敏感元件在内的一组电路，主要的功能是把敏感元件传送过来的"信息"转换为我们所需要的电压或电流信号。当受到外界电磁干扰时，它就会产生误报警或者是不报警，甚至会损坏设备。(3)通讯电路和通讯线路。通讯电路和通讯线路负责把

4、探测到的"信息"传送到火灾报警控制器，但在这个过程中很可能会因受到干扰而产生误报警。例如:探测电路传送过来的信息经过A/D转换变为数字信号，然后再经过通讯电路和通讯线路送到火灾报警控制器，但可能因受到干扰而把"0"信号变为"1"信号或是把低电平变为高电平，从而使火灾报警控制器接收到假信息并产生误报警。3.2火灾探测器干扰信号的来源(1)粉尘。经济的发展，城市化进程的加快，造成空气中的粉尘含量越来越高。过多的粉尘停留在探测器的光学元件上，会导致探测器的灵敏度下降或造成失效;另一方面，过多的粉尘停留在采样室中会造成光线的大量散射，使感光元

5、件接收太多的光线导致探测器误报警。当具有腐蚀性的粉尘停留在探测器的电路板上，就会腐蚀电路板，遇上梅雨天气情况会变得更严重。(2)潮气。潮气会对探测器的电子板件及探测元件造成很大的影响。首先，会造成电子板件受潮短路而损坏，或是使绝缘性降低而产生系统接地;其次，当潮气进人探测器的探测室时，会对探测元件造成干扰。特别是对感烟探测器，当潮气进人探测室后，大量散射探测器光源发出的光线，会导致探测器误报警。(3)电磁场。日光灯的镇流器、高压电机、通讯发射台和电焊机等设备都会发出电磁干扰信号，当探测器安装在这些设备附近时，或多或少都会受电磁场干扰。当火灾探测器的电路或通讯线路受干扰时，就可能产生误报警。(4

6、)高速气流。当火灾探测器安装在有高速气流的位置时，如通风空调的送风口附近、风室、风道等，高速气流会将烟雾吹离探测器使探测器报警缓慢，另一方面高速气流进人感烟探测器的采样室后，会形成气流旋，使停留在采样室的粉尘扬起造成误报警。4 火灾探测器的干扰抑制要完全解决干扰问题，最好的方法在于移除干扰掉。但多数情况下，干扰源是无法排除的，甚至某些干扰源还是受保护对象。因此，我们只能从减少干扰影响的角度进行考虑。以下提出几种干扰抑制方法。4.1合理安装、规范布线据不完全统计，70%的火灾探测器误报警是由于不合理安装所造成的。因此，正确选定火灾探测器类型、以及按照有关的技术说明和规范正确安装与布线是减少干扰影

7、响的关键。(1)正确选定火灾探测器的类型。在选定火灾探测器的类型时应参考GB 50116-1998火灾自动报警系统设计规范 (以下简称火规)。例如:在相对湿度长期大于95 %，气流速度大于5m/s，大量粉尘、水雾滞留，可能产生腐蚀性气体，在正常情况下有烟滞留，产生醇类、醚类、酮类等有机物质的场所不宜设置离子式火灾探测器;在可能产生黑烟，大量粉尘、水雾滞留，可能产生蒸气和油雾，平常情况下有烟滞留的场所不宜设置光电式火灾探测器;在相对湿度长期大于95%,有大量粉尘、无烟火灾，平常情况下有烟和蒸气滞留，厨房、锅炉间、发电机房、烘干车间等场所不宜设置感温火灾探测器等等。如果不按照国家标准根据实际情况正

8、确选择火灾探测器，将会造成很高的误报率。(2)正确选择安装位置。在火规中，有很多关于正确设置火灾探测器的条文。例如:探测器至墙壁梁边的水平距离不应小于0.5 m;探测器周围0.5 m内不应有遮挡物;探测器至空调送风口边的水平距离不应小于1 .5 m，至多孔送风顶棚孔口的水平距离不应小于0.5 m等等。这些条文不但确保探测器能有效、迅速地探测到火灾的发生，而且也是避免干扰的有效途径。(3)合理规范布线。合理规范布线是防止电磁干扰的有效方法。布线规范在火规中和有关的电气设计规范中都有相关的条文。例如:消防控制、通讯和报警线路应采取穿金属管保护，暗敷时应敷设在不燃烧体结构内;不同系统、不同电压、不同

9、电流类别的线路不应穿于同一根管内或线槽的同一槽孔内;弱电线路的电缆竖井宜与强电线路的电缆竖井分别设置。如受条件限制必须合用时，弱电与强电线路应分别布置在竖井两侧等等。合理规范的布线能有效减少强电对弱电系统的干扰。而采取穿金属线管保护或采用有屏蔽层的线材都要求金属线管或线材屏蔽层必须连续而且单端接地，接地电阻一般要求少于4，甚至少于1 ,这样做能有效地防止电磁干扰对通讯线路的影响。总的来说，合理地安装设备及规范布线能有效地减少电磁干扰、高速气流干扰等影响。4.2优化火灾自动报替控制算法目前，较先进的"智能"型火灾自动报警控制器均对火灾探测器从现场采集回来的数据进行计算分析，从

10、而判定是否有火灾发生。通过优化火灾自动报警控制算法能有效地减少干扰的影响。(1)数字滤波。即程序滤波，通过一定的数字运算来达到滤波的目的，在信号平滑处理中采用的移动平均法、多项式适合法(最小二乘法)等均为数字滤波法。比较常用的是脉冲干扰的平均值滤波，它的作用是去掉信号中的脉冲干扰，同时对信号进行平滑处理。具体方法为:对连续n个信号数据累加求和，从累加和中去除最大值和最小值，将剩下(n-2)个数据的平值作为有效值。n的取值范围:n=36, n值取小时滤波的平滑效果较差，n值取大时灵敏度下降，对数据的变化不敏感，因此n值要根据系统情况合理选取。(2)上升速率判断:对超过设定阑值的信号进行进一步分析

11、，主要分析信号在80%以上部分的上升速率。一般来说信号超过阂值可能由火灾引起，也可能由传感器电路漂移或意外强干扰引起，而由漂移导致的信号上升速度比由火灾导致的信号上升速度缓慢，由此可以判断出真实的现场情况，减少误报。(3)灵敏度自动调整。该法是使探测器报警阑值由固定值变为跟随着探测器平均值变化而改变的变值。由于探测器在长期使用后，难以避免有粉尘积聚在探测器的探测室内，而粉尘会散射光源的光线，造成探测器的探测实时值逐渐升高。根据环境变化的规律或情况，预先设置探测器的灵敏度，根据时间来调整，控制器在进行火警判断时将会根据时间进程、环境的变化自动调整探测器的灵敏度。感烟探测器工作时，它所表示的烟浓度

12、由两部分组成，一部分为环境中灰尘、蒸气等的因素，另一部分表示火灾初期的烟，用关系式表示如下。X=X1+X2式中：X-烟浓度;X1-环境值;X2-烟值。大多数情况下，白天因为人活动多，因此灰尘浓度较夜晚要高，其它还有吸烟等因素的影响，因此上述关系式中在白天和夜晚Xl是不一样的，在夜晚时Xl要变小，若白天黑夜用同一个X作火警的灵敏度，则在白天X2为能及时预报火警的烟值，但到了夜晚，因当Xl减小，就会造成夜晚要报警时，所需要的X2比白天要高，即需要更多的烟浓度才能报出火警。为了克服夜晚因环境因素的影响，就必须减小火警烟的灵敏度，使X2保持不变，而在白天时再将X2调回原值，这样就保证了白天、黑夜对烟报

13、警的同一标准。(4)延时法。这种方法对低升烟速率(阴燃状态)情况比较适合且有效。它是采用延时的方法消除火灾探测器因瞬时受到干扰而产生的误报警，同时也保证了火灾探测器真实报警的实时性，适用于解决瞬时的各种干扰的影响。(5)模式识别法。该方法的过程如下，存储各种火灾和正常状态下的特征值的数据;提取火灾特性，即提取作成图形的火灾特征的时间变量和/空间分布值;火灾特征值的图形与测得值之间比较(图3);判断真实火灾和虚假火灾。该方法能够避免误报的发生，但真实火灾条件下的火灾模式是不断变化的，因此，需要实际时间识别。4.3增加防护装置为探测器加装一些额外的防护装置，也可以起到一定的减少干扰影响的作用。例如，为探测器的探测电路加装屏蔽层以减少电磁干扰的影响;为探测器的接线盒或盖盒加装防潮胶垫以减少潮气对电路的影响;为探测器加装合适孔径的滤网以阻挡较大的粉尘颗粒和小动物等等。在加装防护装置时，应注意所加装的装置不能影响或削弱探测器的探测功能，否则探测器就会失去应有的效用。4.4采用新技术随着科技不断进步、人们在抗干扰问题上