什么是烟雾监测报警系统解决什么样的问题？

 要：介绍了一种车载烟雾报警系统的设计方案，包含一个带触摸屏液晶的主机和多个分布式安装的探测器，通过RS485总线连接。方案采用半导体气体传感器实现，灵敏度高、成本低、寿命长，通过基准电压自动标定、自动校正和测量值温度补偿，解决了半导体气体传感器漂移和受温度影响大的问题，实现了烟雾的可靠检测，为汽车火灾早期预警提供了可靠保障，具有较强的实用性。

关键词：半导体气体传感器；RS485；自动校正；自动标定；温度补偿

近年来，汽车火灾事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失，教训是深刻的，目前汽车火灾事故已经成为媒体舆论的焦点，社会各界对此广泛关注。特别是城市公交车和长途大巴车由于采用空调系统使得人们处于一个相对封闭的环境，给火灾处理和人员逃离都带来了很多的不便，控制火灾的发生和先期的预警就显得尤为重要。因此，抓好火灾预防必须借助于高科技防火灾产品在其汽车领域上的运用，将其灾情早期发现并控制消灭在隐患萌芽中。

1 烟雾检测原理

对于火灾烟雾方面的监测，通常主要采用烟雾传感器与温度传感器，其中烟雾传感器主要有离子式、光电式和气敏式等几类。它们的工作原理就决定了其监测方式只有在火灾达到一定程度后才能进行报警工作，而且存在对部分特殊火焰的燃烧无法识别的现象，这种监测的方式是无法对于早期发生的火灾进行报警的，其监测也是不全面的，如果待火灾达到一定程度报警，势必无形中给财产与生命安全造成更大损失。

近年来,随着气体传感技术的发展，气体传感器和传统火灾探测器相结合的探测技术，已广泛应用于汽车火灾烟雾探测领域。在火灾过程中，几乎每种物质均要产生不充分燃烧的CO和烟雾，特别是阴燃阶段的火灾更是如此，由火灾孕育到剧烈燃烧CO和烟雾经历由无到有，由小到大，然后逐渐减小的规律性变化过程，而且CO和烟雾比空气密度小，更容易更早漂浮实现早期预警。因此检测CO和烟雾适合于火灾早期探测，这对于较早的时间捕捉到火灾发生信息非常重要。

半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件组织发生变化而制成的，它的优点是成本低廉、制作简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感度低；它的缺点是对气体选择性差、输出非线性、稳定性不理想，适用于单点或少量检测点报警，不适合于定量检测使用。对于汽车使用环境来说，是比较合适的一种气体传感器，但是在使用中要解决稳定性不够的问题。

2 车载烟雾报警器系统设计

整个车载烟雾报警系统分为两个部分：安装于驾驶员侧的主机和分布安装在车厢各处的探测器，主机和探测器通过RS485总线连接在一起。其安装分布如图1所示。

请点击输入图片描述

3 车载烟雾报警器主机设计

车载报警器主机用于轮询探测器状态并根据读取数据在液晶屏上显示个探测器的状态，如果探测器未连接，相应探测器状态显示灰色，如果状态正常显示绿色，如果超出报警值则根据超出程度显示黄色或红色。

车载报警器主机系统组成如图2所示。

请点击输入图片描述

4 车载报警器烟雾探测器设计

车载报警器探测器用于检测烟雾浓度，并根据烟雾浓度确定当前是否存在火灾隐患，根据烟雾浓度把当前状态判断为正常、轻度污染或者重度污染。其系统组成入图3所示。

图中，电源电路采用开关降压芯片XL2596把汽车电源12 V或24 V转换成5 V供探测器其他电路使用；风扇为5 V直流风扇，用于构成将车箱内气体吸入探测器内部进行检测，提供比自然扩散型结构更快的检测速度；半导体气体传感器经过比较郑州炜盛公司的MP503、MP801、MP901、日本费加罗公司的TGS2602、TGS2602在使用中的稳定性、稳定时间、信号灵敏度，最终选择了MP801，可以在开机2 min内达到稳定，且灵敏度较高、稳定性不错；温度传感器使用热敏电阻检测半导体气体传感器工作环境温度，然后单片机通过算法进行温度补偿；LED只是电路采用红绿双色LED，可以实现绿色、橙色和红色3种状态的显示；RS485转换电路实现和主机的总线连接。

请点击输入图片描述

5 基准电压值自动标定和自动校正

车载烟雾探测器使用MP801半导体传感器进行烟雾检测。其基本电路如图4所示。

图中，传感器MP801的1脚和4脚之间为加热体，额定工作电压5 V，用于保证2、3脚之间的检测体的正常工作。刚上电时，检测体的阻值很小，导致输出电压VR比较大，需要经过一段时间的预热以后，检测体的阻值才会稳定下来，此时VR输出一个稳定的值，这个值才可以作为基准电压来进行烟雾的判断。

请点击输入图片描述

在程序设计中，考虑到了上电预热稳定的过程，其自动标定基准电压的流程如图5所示。

当车厢内有烟雾时，传感器检测体阻值下降，VR输出电压上升，通过比较测量到的VR电压值和基准电压比较就可以判断得到当前车厢内烟雾的状态。但是，在实际使用中，半导体传感器存在着漂移的现象。在没有烟雾的状态下，传感器检测体的阻值也会发生缓慢变化，如果时间足够长，则这种漂移会足够大，从而导致判断的错误。所以在使用中必须对基准电压进行自动校正。基准电压自动校正算法如下：

1）每10 s计算VR输出平均电压，并和基准电压比较。如果差值小于限值，则进入步骤2；如果差值大于限值，则计时清零，返回步骤1。

2)和上一次测量平均值比较，如果差值小于限值，则进入步骤3；如果差值大于限值，则计时清零，返回步骤1。

3)计时值加1，如果计时值达到设定值，则保存新的基准电压，并清零计时值，返回步骤1。

请点击输入图片描述

6 测量值温度补偿

半导体气体传感器的性能受温度的影响比较大，所以在使用时需要根据温度对测量电压值进行补偿。传感器输出电压温度补偿曲线如图6所示。

请点击输入图片描述

7 结论

实际制作的样机，经过使用检验，能够满足实际使用的需要，灵敏度较高，稳定性满足要求，能可靠地进行烟雾检测，实现火灾的早期预警。

参考文献

[1] MP801气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.

[2] MP901气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.

[3] MP503气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.

[4] TGS2603用于异味与空气污染物检测的气体传感器.深圳市新世联科技有限公司.

[5] DC80480F070_1000_0T 数据手册 V1.0.广州大彩光电科技有限公司.

本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第01期第81页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

不同气体 不同检测方式 不同性能 世界品牌很多 中国 或者亚太代理更多了

大概介绍下

气体传感器从材质或者说检测方式上 大概分以下几种

比如半导体、电化学、光学、分析仪等

半导体气体传感器 价格低廉 测量气体很多 常见的有 co co2 voc 等

优点：高寿命 性价比一般

缺点：精度差 一致性差 恢复性差

世界品牌很多：基本大品牌都是欧美，日本的 等几十个品牌不止

电化学气体传感器 价格比半导体贵些 常见的检测气体氨气 co co2 voc so2等

优点：精度稍好 性价比一般

缺点：寿命低 一致性一般 浓度高时会发生“传感器中毒”状态

世界品牌也很多：基本大品牌都是欧美，日本的 等几十个品牌不止

光学气体传感器 基本上分2大类 主要是通过空气中进入传感器气室内的特定气体含量变化 改变红外线波长 而计算出特定气体含量的 监测气体种类 比如co2 pm2.5 pm10 酒精等气体

1 NDIR 红外传感器 价格比电化学稍高

优点：寿命很高 一致性很好精度很高性价比也很高 适用于民用 工业

世界上大品牌不少 最好的应该是瑞典的senser air 和美国的ge了

2 激光 价格很贵 监测气体种类 co2 pm2.5 pm10

优点：精度极高 一致性最好

缺点：寿命很短 一般是一年。

主要用在特殊领域 比如军用，气象等 不记成本的地方

世界上大品牌不少 基本也都分布在 欧美和日本。

气体分析仪 价格及高（天价） 主要检测气体：甲醛 等。

优点：专业检测 无法用单一传感器检测的气体

缺点：体积庞大

无性价比 目前科技测量某些特殊气体 只能用这个。

原因：比如甲醛等气体，任何1种甲醛传感器 比如电化学传感器 根据温度 湿度 co co2 等很多种气体变化 对数值的影响非常大 几乎无法做到单一传感器可以测量的。

所以 例如：甲醛气体分析仪 为了测量甲醛 根据空气中可影响的气体传感器都包含了，然后整体检测 数据再进行分析 运算 最终得出纯甲醛的数值。

目前世界传感器市场上 成品的气体分析仪监测器 稍微能达到测量标准的 至少都接近人民币6位数了。5位数以内的 几乎无准确度可言。

就算非常好的甲醛分析仪 也尽量避免其他气体干扰 这也是为什么国内所谓的那些家庭甲醛检测

要求家里关门关窗（降低pm2.5 pm10 值 并且不被外界干扰） 一段时间 并且不许抽烟 家里不许有生物（降低co co2 voc的干扰） 然后到家里取样 拿回去检测（设备昂贵 并且不好运输）

总结一下：如果单说品牌 太多太多了 无法说完 所以主要看您要选择什么传感器 并且提供用途 我可以帮您分析下 种类和产品型号 之后再说代理商。。。。。。

半导体气敏传感器是利用半导体与气体接触后其特性发生变化的机理，把被测气体的成分和浓度等信息转换为电信号的传感器，它由气敏元件和测量电路两部分组成。半导体气敏元件：按照半导体与气体的相互作用主要是仅局限于半导体表面还是涉及到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型。按半导体变化的物理特性可分为电阻型和非电阻型两种。

去我的空间看图吧。我上传几张原理图。在仪器仪表

传感器类中找就行了。

还有传感器的厂家。

---