智慧型探測器

探測器是報警系統中最關鍵的組成部分，是整個報警系統的前端部件。

IEEE1451標準族所定義的智慧型探測器，按功能劃分為兩個模組，智慧型探測器接口模組STIM和網路適配處理器模組NCAP，兩模組採用探測器獨立接口TⅡ相互連線。

基本介紹

• 中文名：智慧型探測器
• 外文名：Intelligent detector
• 模組組成：智慧型探測器接口、網路適配處理器
• 重要性：報警系統中最關鍵的組成部分
• 部件組成：感測器和信號處理
• 套用學科：物理學、儀器科學控制科學

簡介

定義

探測器是報警系統中最關鍵的組成部分，是整個報警系統的前端部件，探測器由感測器和信號處理組成。

IEEE1451標準族所定義的智慧型探測器，按功能劃分為兩個模組，智慧型探測器接口模組STIM(Smart Transducer Independent Module)和網路適配處理器模組NCAP(Netwokr Capable Application Processor)，兩模組採用探測器獨立接口TⅡ(Transducer IndependentInter face)相互連線。

智慧型探測器接口模組STMI在傳統的模擬探測器基礎上，集成了微處理器，信號調理電路，數據採集電路探測器，自識別信息TEDS(Tarnsducer Eletronic Data Sheet)，具有智慧型化、微型化、模組化的特點。網路適配處理器模組NCAP主要實現不同探測器與網路的互聯，以解決不同網路間兼容性的問題。

研發背景

常用探測器有分為電子方式和機械方式，最終報警主機接收到探測器發來的信號基本是開關量信號，即不是斷開就是閉合的信號，當報警主機是接收斷開信號時報警，此吋若把探測器與報警主機的連線線短路，則探測器就失效了，而當報警主機接收閉合信號時報警，此時若把探測器與報警主機的連線線開路，探測器也就失效了。同時電子方式探測器或多或少存在誤報，而現有機械式探測器探測功能比較單一、誤報性高，因此不能提供有效的報警，容易被人為的破壞，不為使用者所接受。

優點

新型智慧型探測器在探頭檢測器採用兩個串聯的取樣電阻，其中一個取樣電阻與探測頭並聯，通過此並聯的探測頭與取樣電阻的配合使用，使信號處理主機具備了智慧型分析判斷功能；而探測頭的選擇也具有多樣性，可以選擇機械式探測頭，如萬向開關、震動開關、行程開關等，還可採用聲光電探測頭，如紅外探頭、瓦斯探測器、聲控探測器、煙霧探測器、超音波探測器等，利用這些探測頭以適應不同的場所。

與報警控制器之間的通訊方式

在集中智慧型式火災探測報警系統中，探測器只能工作於被動方式，即報警控制器每次巡檢都被動地返回自身的數據採集值，對數據採集值不作任何處理和判斷。在實際工程套用中，火災探測報警系統始終處於正常監視狀態，各探測器的數據採集值不會出現大的波動。這時還要求每次巡檢各探測器都要向火災報警控制器返回其數據採集值並沒有多大意義。因此，這種通訊方式從系統整體設計的角度就無法滿足降低單位時間系統匯流排占用率的要求。在分布智慧型式火災探測報警系統中。由於探測器具有智慧型化功能，既可在被動方式也可在主動方式下工作，即探測器CPU可以以一定算法對數據採集值進行預處理，並根據一定的判據對探測器的狀態進行先期識別，配合報警控制器完成火災探測報警的功能。

根據探測器所具有的功能及系統設計的整體要求。在新一代分布智慧型式火災探測報警系統中，我們採用以下幾種模式實現探測器和報警控制器間的通訊

正常巡檢模式

正常巡檢模式中，報警控制器向匯流排傳送正常巡檢命令及地址碼，探測器CPU接收到正常巡檢命令及地址碼後對地址碼進行判別，地址碼與自身地址相符則向報警控制器返回1BYTE狀態信息，不相符則跳轉回主程式。狀態信息包括探測器的報警狀態，工作方式狀態(主動/被動方式)。單一模式/複合模式等。

集中巡檢模式

集中巡檢模式中，報警控制器向匯流排傳送集中巡檢命令。探測器CPU接收到集中巡檢命令後，進入到集中巡檢工作模式(此時探測器處於主動工作方式)，探測器CPU根據該探測器的物理地址初始化其計數器開始延時，如00000001#地址探測器延時1ms後回答。00000002#地址探測器延時2ms後回答⋯⋯以此類推，探測器CPU根據自身狀態向匯流排傳送回答信號(該信號可以是模擬量脈寬，也可以是數字碼)。報警控制器在傳送完集中巡檢模式碼後也開始計時，並通過計數器的值判斷是哪個探測器回答。這樣，系統可以在很短時間內完成整個回答設備的狀態識別。

中斷巡檢模式

中斷巡檢模式中，報警控制器向匯流排傳送中斷巡檢命令後。啟動中斷巡檢延時並工作於等待接收應答狀態。探測器CPU接收到中斷巡檢命令後，進入到中斷巡檢工作模式，為了降低功耗，探測器CPU工作在低功耗的休眠模式(SIEEP模式)，探測器CPU內置的看門狗定時喚醒CPU對探測器進行數據採集，並根據一定算法、判據對探測器狀態進行識別。若探測器處於正常狀態則繼續工作於休眠模式等待被再次喚醒；若探測器處於火警、故障等異常狀態則向匯流排傳送一異常中斷申請碼，同時CPU程式跳轉到主程式。報警控制器接收到任一探測器發來的異常中斷申請都將立即退出中斷巡檢模式，進人正常巡檢模式或數據巡檢模式。在中斷巡檢延時期間。所有探測器均處於正常狀態，中斷巡檢延時一到報警控制器自動退出該模式進行下一模式的巡檢。在中斷巡檢模式中，探測器處於主動工作方式，正常情況下匯流排不被占用，這樣從系統整體角度考慮單位時間內匯流排占用率大大降低。從某種意義上講，增加中斷巡檢延時的時間可以在很大程度上提高系統的穩定性。

數據巡檢模式

數據巡檢模式中，報警控制器向匯流排傳送數據巡檢模式碼和地址碼，探測器CPU接收到數據巡檢模式碼後，把接收到的地址碼與自身的物理地址進行比較，若一致則通過匯流排向報警控制器傳送其主通道採集的數據；不一致，探測器CPU將停留在主程式中等待報警控制器下一巡檢模式的巡檢。探測器主通道採集的數據是指探測器主要通道採集的數據，對於感煙探測器返回的是煙參數。感溫探測器返回的是溫度參數，複合探測器返回的是第一主參數。報警控制器通過該模式將獲取探測器的主要參數的詳細信息，並結合各種算法和判據更可靠的判別探測器的狀態。

數據讀/設定巡檢模式

數據讀/設定巡檢模式類似於目前HT—12D的巡檢功能，報警探制器向匯流排傳送數據讀/設定模式碼，地址碼和lBYTE的控制信息。探測器CPU接收到數據讀/設定模式碼後，把接收到的地址碼和自身的物理地址進行比較。若一致則把控制信息存人CPU的記憶體中並執行對應的控制功能，同時將本地相關數據通過匯流排傳送給報警控制器；不一致，探測器CPU將停留在主程式中等待報警控制器下一巡檢模式的巡檢。

在智慧型式火災探測報警系統中。以上幾種巡檢協定配合使用可以使探測器的分布智慧型化和報警控制器的集中控制處理更好地結合起來，從系統總體設計的角度提高了控制器和探測器問信息傳輸的可靠性及穩定性。

套用

實時監測空氣品質

一款名為“Bpeer”智慧型監控設備問世，這款設備能夠監控使用者周圍的污染氣體、污染物指數、空氣品質甚至是噪音和濕度指數。

這一設備目前支持Android和IOS系統設備，通過wifi進行連線。內置多個感測器，可以監測家中多種環境指標，例如PM2.5，有機污染物，空氣品質，溫度，濕度，噪音，一氧化碳，懸浮粒子，易燃氣體含量以及噪音水平等。該設備的監測分為兩個部分，分為室內和室外。若你的家中環境指標不在正常範圍之內，設備就會在客戶端通知你並給予適當建議，並且，該設備還會適時為用戶提供一些健康知識的普及和小貼士，將健康理念貫徹到底。有關數據的準確性，Bpeer的製造商表示該設備已經通過相關部門的監測，能夠確保數值的準確性。

Bpeer所提供的信息是一系列的數字和符號，而且相配套的應用程式還會根據所監測到的各種數值為用戶提出建議，例如說“不要開窗”又或者“室內空氣渾濁”等。此外，相配套的應用程式除了會給出健康建議之外，還能夠適時的為用戶提供一些小貼士，教授一些基本的健康常識。並且還為這些小貼士提供了一鍵分享功能。

光輻射測量

智慧型光輻射探測器適合光電檢測中的光輻射測量。

其中，智慧型探測器接口模組STIM的設計重點在於，模擬電信號調理電路和數位訊號處理電路。模擬電信號調理電路主要包括電流/電壓信號轉換電路、信號放大電路、增益調節電路、零漂自補償電路。數位訊號處理電路可採用單片數據採集系統及固件程式，實現對智慧型探測器的下位機控制，模數轉換，TEDS讀寫，以及與接口電路通信。此外，採用基於CP機的虛擬儀器圖形化開發環境，實現STIM上位機控制臺的開發。

由於IEE1451標準族定義的網路適配處理器模組NCAP，其結構和協定複雜，不易實現，可選擇另一種方案：在PC機基礎上，採用網路虛擬儀器技術中的Datasocket技術，實現多個SITM的數據共享及遠程測量。由於Datasocket技術基於網際網路，所以克服了各種現場匯流排互不兼容的問題，提高了系統的擴展性和維護。