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美克盛世干货分享二:降低家用燃气报警器误报率的方法

2022-01-06 美克盛世  次

文章摘要:导致家用燃气报警器误报的原因有传感器原因、硬件电路原因和软件处理程序原因,传感器原因中的传感器抗干扰性能差是导致报警器误报的最主要原因。选用抗干扰性能好的传感器虽......

上文中我们分享了,家用燃气报警器误报的原因,接下来我们再来分享一下降低家用燃气报警器误报率的方法有哪些?

降低家用燃气报警器误报率的措施

1、选择抗干扰性能好的燃气传感器

在我国的厨房中,烹饪过程中使用的料酒和食醋等调料会产生乙醇和乙酸,乙醇和乙酸是厨房中导致燃气报警器误报的主要干扰气体。绝大多数燃气报警器均是采用以二氧化锡为敏感材料的半导体燃气传感器,也有少数厂家采用催化燃烧式气体传感器。无论是半导体传感器还是催化燃烧式传感器,基本都在对甲烷敏感的同时,对乙醇等干扰气体也具有一定的灵敏度。选择合适的传感器,是保证燃气报警器抗干扰性能,降低报警器误报率的关键。

下面以美克盛世公司的半导体传感器为例,分析如何通过选择合适的传感器来提高报警器的抗干扰性能,降低报警器误报率。在下文中,半导体传感器灵敏度特性曲线采用对数坐标,横坐标为气体浓度,纵坐标为传感器的电阻比(传感器在不同体积分数的测试气体中的电阻与传感器在甲烷体积分数为0.5%的气体中的电阻之比)。MIX1004半导体燃气传感器灵敏度特性曲线见图1。

降低家用燃气报警器误报率的方法

图 1

2、通过程序处理提高报警器抗干扰性能

由于抗干扰性能好的传感器价格相对较高,像报警器这类小型家用电子设备对成本是比较敏感的,如何在保证报警器抗干扰性能的同时又控制住成本,是一个值得思考的问题。下面提出几种当选用抗干扰气体性能不高的传感器时,通过程序处理的方式提高报警器抗干扰性能的方法。

(1)提高报警设定值

由于半导体传感器敏感元件的电阻比的对数与气体体积分数的对数成近似线性关系,同时半导体传感器对于干扰气体(乙醇、乙酸等)的灵敏度基本都低于甲烷,如果将报警器的报警设定值提高,就需要更高体积分数的干扰气体才能导致报警器误报。因此,提高报警器的报警设定值,是一种提高报警器抗干扰性能的方法。

以使用半导体传感器的报警器为例,从前文的分析结果可知︰如果将报警设定值设为爆炸下限的1%(甲烷体积分数为0.05%时),当乙醇体积分数大于0.3%,报警器中没有辅助的抗干扰气体识别程序时,报警器就会产生误报。从图2可以看出,半导体传感器在甲烷体积分数为0.15%时的电阻比约为1.5,而传感器在乙醇体积分数不大于1%的气体环境中的电阻比均大于1.5,如果将报警设定值设为爆炸下限的3%(甲烷体积分数为0.15%时),只要报警器所处环境的乙醇体积分数不大于1%,报警器就不会产生误报。从传感器灵敏度曲线的走势可以看出,如果将报警设定值再提高,报警器的抗干扰性能会进一步提高。

GB 15322.2—2019《可燃气体探测器第2部分︰家用可燃气体探测器》(以下简称GB15322.2—2019)第3.3.1.9款规定,报警器的报警设定值应在爆炸下限的5%~25%范围。

为了提高报警器抗干扰性能,同时兼顾报訾器的灵敏度,建议将报警器的报警设定值设置为爆炸下限的10%左右。

(2)增加响应时间

GB 15322.2—2019第3.3.4条规定,除探测一氧化碳的探测器外,其他气体探测器的响应时间不应大于30s。

厨房内的干扰气体基本是在用户烹饪时产生的,这些干扰气体体积分数具有在短时间内迅速升高然后快速下降的变化规律,而在燃气泄漏环境中,甲烷的体积分数是在持续缓慢上升的。报警器可根据这个规律,在报警器程序中进行特定的设定来排除干扰。例如,当报警器检测到传感器输出值所对应的甲烷体积分数从O开始上升时,就开始进行一定时间(报警器厂家自行确定)的排除干扰监测,在排除干扰监测时间内,如果传感器输出值所对应的甲烷体积分数迅速上升后又下降到了报警器报警设定值以下,此时报警器判定为有干扰气体,将不进行报警。

燃气报譬器可以通过增加排除干扰监测来增加响应时间,从而达到提高报警器抗干扰性能的目的。建议设置合适的排除干扰检测时间,使报警器的响应时间接近30s。

(3)接入智慧厨房系统

智慧厨房系统建设使厨房中智能设备互联互通成为可能。既然燃气报警器的干扰气体基本是在用户烹饪时产生的,那么我们可以将燃气报警器接入智慧厨房系统,以此获取智慧厨房中灶具的设备状态以及人员的活动状态,经过对灶具设备以及人员活动状态的判断,让报警器针对不同的厨房场景采取不同的工作设定,以此来提高报警器的抗干扰性能。例如,当厨房内有人员活动并且灶具处于开启状态时,报警器可将响应时间和报警设定值都设成允许范围内的最大值,以此来提高抗干扰性能,因为这种场景是极易出现干扰源的。当厨房内无人员活动并且灶具处于关闭状态时,燃气报警器可将响应时间和报譬设定值都适当减小,在保证抗干扰性能的同时又提高了响应速度,进一步确保厨房安全。

结论

导致家用燃气报警器误报的原因有传感器原因、硬件电路原因和软件处理程序原因,传感器原因中的传感器抗干扰性能差是导致报警器误报的最主要原因。选用抗干扰性能好的传感器虽然可直接有效地降低报警器误报率,但同时会导致报警器成本的增加。当家用燃气报警器选用抗干扰性能不高的传感器时,可通过提高报警设定值、增加响应时间和将报警器接入智慧厨房系统三种程序处理方式来降低家用燃气报警器的误报率。

 

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