[科普中国]-智能探测器

简介定义

探测器是报警系统中最关键的组成部分，是整个报警系统的前端部件，探测器由传感器和信号处理组成。

IEEE1451标准族所定义的智能探测器，按功能划分为两个模块，智能探测器接口模块STIM(Smart Transducer Independent Module)和网络适配处理器模块NCAP(Netwokr Capable Application Processor)，两模块采用探测器独立接口TⅡ(Transducer IndependentInter face)相互连接。

智能探测器接口模块STMI在传统的模拟探测器基础上，集成了微处理器，信号调理电路，数据采集电路探测器，自识别信息TEDS(Tarnsducer Eletronic Data Sheet)，具有智能化、微型化、模块化的特点。网络适配处理器模块NCAP主要实现不同探测器与网络的互联，以解决不同网络间兼容性的问题。1

研发背景常用探测器有分为电子方式和机械方式，最终报警主机接收到探测器发来的信号基本是开关量信号，即不是断开就是闭合的信号，当报警主机是接收断开信号时报警，此吋若把探测器与报警主机的连接线短路，则探测器就失效了，而当报警主机接收闭合信号时报警，此时若把探测器与报警主机的连接线开路，探测器也就失效了。同时电子方式探测器或多或少存在误报，而现有机械式探测器探测功能比较单一、误报性高，因此不能提供有效的报警，容易被人为的破坏，不为使用者所接受。2

优点新型智能探测器在探头检测器采用两个串联的取样电阻，其中一个取样电阻与探测头并联，通过此并联的探测头与取样电阻的配合使用，使信号处理主机具备了智能分析判断功能；而探测头的选择也具有多样性，可以选择机械式探测头，如万向开关、震动开关、行程开关等，还可采用声光电探测头，如红外探头、瓦斯探测器、声控探测器、烟雾探测器、超声波探测器等，利用这些探测头以适应不同的场所。2

与报警控制器之间的通讯方式在集中智能式火灾探测报警系统中，探测器只能工作于被动方式，即报警控制器每次巡检都被动地返回自身的数据采集值，对数据采集值不作任何处理和判断。在实际工程应用中，火灾探测报警系统始终处于正常监视状态，各探测器的数据采集值不会出现大的波动。这时还要求每次巡检各探测器都要向火灾报警控制器返回其数据采集值并没有多大意义。因此，这种通讯方式从系统整体设计的角度就无法满足降低单位时间系统总线占用率的要求。在分布智能式火灾探测报警系统中。由于探测器具有智能化功能，既可在被动方式也可在主动方式下工作，即探测器CPU可以以一定算法对数据采集值进行预处理，并根据一定的判据对探测器的状态进行先期识别，配合报警控制器完成火灾探测报警的功能。

根据探测器所具有的功能及系统设计的整体要求。在新一代分布智能式火灾探测报警系统中，我们采用以下几种模式实现探测器和报警控制器间的通讯

正常巡检模式正常巡检模式中，报警控制器向总线发送正常巡检命令及地址码，探测器CPU接收到正常巡检命令及地址码后对地址码进行判别，地址码与自身地址相符则向报警控制器返回1BYTE状态信息，不相符则跳转回主程序。状态信息包括探测器的报警状态，工作方式状态(主动/被动方式)。单一模式/复合模式等。3

集中巡检模式集中巡检模式中，报警控制器向总线发送集中巡检命令。探测器CPU接收到集中巡检命令后，进入到集中巡检工作模式(此时探测器处于主动工作方式)，探测器CPU根据该探测器的物理地址初始化其计数器开始延时，如00000001#地址探测器延时1ms后回答。00000002#地址探测器延时2ms后回答⋯⋯以此类推，探测器CPU根据自身状态向总线发送回答信号(该信号可以是模拟量脉宽，也可以是数字码)。报警控制器在发送完集中巡检模式码后也开始计时，并通过计数器的值判断是哪个探测器回答。这样，系统可以在很短时间内完成整个回答设备的状态识别。3

中断巡检模式中断巡检模式中，报警控制器向总线发送中断巡检命令后。启动中断巡检延时并工作于等待接收应答状态。探测器CPU接收到中断巡检命令后，进入到中断巡检工作模式，为了降低功耗，探测器CPU工作在低功耗的休眠模式(SIEEP模式)，探测器CPU内置的看门狗定时唤醒CPU对探测器进行数据采集，并根据一定算法、判据对探测器状态进行识别。若探测器处于正常状态则继续工作于休眠模式等待被再次唤醒；若探测器处于火警、故障等异常状态则向总线发送一异常中断申请码，同时CPU程序跳转到主程序。报警控制器接收到任一探测器发来的异常中断申请都将立即退出中断巡检模式，进人正常巡检模式或数据巡检模式。在中断巡检延时期间。所有探测器均处于正常状态，中断巡检延时一到报警控制器自动退出该模式进行下一模式的巡检。在中断巡检模式中，探测器处于主动工作方式，正常情况下总线不被占用，这样从系统整体角度考虑单位时间内总线占用率大大降低。从某种意义上讲，增加中断巡检延时的时间可以在很大程度上提高系统的稳定性。3

数据巡检模式数据巡检模式中，报警控制器向总线发送数据巡检模式码和地址码，探测器CPU接收到数据巡检模式码后，把接收到的地址码与自身的物理地址进行比较，若一致则通过总线向报警控制器发送其主通道采集的数据；不一致，探测器CPU将停留在主程序中等待报警控制器下一巡检模式的巡检。探测器主通道采集的数据是指探测器主要通道采集的数据，对于感烟探测器返回的是烟参数。感温探测器返回的是温度参数，复合探测器返回的是第一主参数。报警控制器通过该模式将获取探测器的主要参数的详细信息，并结合各种算法和判据更可靠的判别探测器的状态。3

数据读/设定巡检模式数据读/设定巡检模式类似于目前HT—12D的巡检功能，报警探制器向总线发送数据读/设定模式码，地址码和lBYTE的控制信息。探测器CPU接收到数据读/设定模式码后，把接收到的地址码和自身的物理地址进行比较。若一致则把控制信息存人CPU的内存中并执行对应的控制功能，同时将本地相关数据通过总线发送给报警控制器；不一致，探测器CPU将停留在主程序中等待报警控制器下一巡检模式的巡检。

在智能式火灾探测报警系统中。以上几种巡检协议配合使用可以使探测器的分布智能化和报警控制器的集中控制处理更好地结合起来，从系统总体设计的角度提高了控制器和探测器问信息传输的可靠性及稳定性。3

应用实时监测空气质量一款名为“Bpeer”智能监控设备问世，这款设备能够监控使用者周围的污染气体、污染物指数、空气质量甚至是噪音和湿度指数。

这一设备目前支持Android和IOS系统设备，通过wifi进行连接。内置多个传感器，可以监测家中多种环境指标，例如PM2.5，有机污染物，空气质量，温度，湿度，噪音，一氧化碳，悬浮粒子，易燃气体含量以及噪音水平等。该设备的监测分为两个部分，分为室内和室外。若你的家中环境指标不在正常范围之内，设备就会在客户端通知你并给予适当建议，并且，该设备还会适时为用户提供一些健康知识的普及和小贴士，将健康理念贯彻到底。有关数据的准确性，Bpeer的制造商表示该设备已经通过相关部门的监测，能够确保数值的准确性。

Bpeer所提供的信息是一系列的数字和符号，而且相配套的应用程序还会根据所监测到的各种数值为用户提出建议，例如说“不要开窗”又或者“室内空气浑浊”等。此外，相配套的应用程序除了会给出健康建议之外，还能够适时的为用户提供一些小贴士，教授一些基本的健康常识。并且还为这些小贴士提供了一键分享功能。4

光辐射测量智能光辐射探测器适合光电检测中的光辐射测量。

其中，智能探测器接口模块STIM的设计重点在于，模拟电信号调理电路和数字信号处理电路。模拟电信号调理电路主要包括电流/电压信号转换电路、信号放大电路、增益调节电路、零漂自补偿电路。数字信号处理电路可采用单片数据采集系统及固件程序，实现对智能探测器的下位机控制，模数转换，TEDS读写，以及与接口电路通信。此外，采用基于CP机的虚拟仪器图形化开发环境，实现STIM上位机控制面板的开发。

由于IEE1451标准族定义的网络适配处理器模块NCAP，其结构和协议复杂，不易实现，可选择另一种方案：在PC机基础上，采用网络虚拟仪器技术中的Datasocket技术，实现多个SITM的数据共享及远程测量。由于Datasocket技术基于因特网，所以克服了各种现场总线互不兼容的问题，提高了系统的扩展性和维护。1