煙霧探測及其重要性

 

zhinenglouyujishuzhengbuduanfazhan，jiangjingtailouyuzhuanhuaweifuyoushengjihuolidegaoxiaoshiti
，jisuoweidezhinenglouyu。zhezhongfazhanxuyaocaiyongduoxiangjishu
，yijiangdiyunxingheweihuchengben。zailvselouyu、零ling排pai放fang和he更geng低di的de碳tan排pai放fang等deng大da趨qu勢shi的de影ying響xiang下xia
，需xu要yao對dui樓lou宇yu中zhong的de更geng多duo狀zhuang況kuang實shi施shi監jian控kong。其qi中zhong有you些xie解jie決jue方fang案an和he測ce量liang方fang法fa是shi為wei了le提ti升sheng工gong作zuo人ren員yuan的de舒shu適shi度du和he工gong作zuo效xiao率lv。但dan是shi，受shou愈yu加jia嚴yan格ge的de法fa律lv法fa規gui影ying響xiang，還hai需xu要yao采cai用yong解jie決jue方fang案an和he測ce量liang方fang法fa來lai提ti高gao樓lou宇yu的de安an全quan性xing。

 

就安全而言
，煙霧探測麵臨著巨大的挑戰：挽救生命。

 

煙霧探測市場因為一些關鍵因素不斷創新，其中包括：

 

●   工業建築麵積增加：國際能源署(IEA)預測，全球樓宇建築麵積將以約3%/年的速度增加。這是發展中國家的城市化水平不斷提高，對能源的使用率不斷上升所驅動的。

●   樓宇中使用的合成材料也越來越多。

 

所以，本著以人為本、生(sheng)命(ming)無(wu)價(jia)的(de)原(yuan)則(ze)
，煙(yan)霧(wu)探(tan)測(ce)規(gui)範(fan)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)。麵(mian)臨(lin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)在(zai)於(yu)，錯(cuo)誤(wu)報(bao)警(jing)疏(shu)散(san)可(ke)能(neng)引(yin)發(fa)停(ting)機(ji)和(he)恐(kong)慌(huang)，尤(you)其(qi)現(xian)在(zai)的(de)樓(lou)宇(yu)都(dou)是(shi)采(cai)用(yong)可(ke)容(rong)納(na)數(shu)千(qian)人(ren)的(de)設(she)計(ji)（例如，華盛頓的波音艾弗雷特工廠就設計為可容納約40,000人）。廚chu房fang中zhong會hui產chan生sheng烹peng飪ren氣qi體ti或huo蒸zheng汽qi，可ke能neng恰qia恰qia會hui在zai煙yan霧wu探tan測ce器qi不bu應ying因yin為wei擾rao亂luan報bao警jing被bei禁jin用yong的de位wei置zhi造zao成cheng錯cuo誤wu報bao警jing。現xian在zai樓lou宇yu采cai用yong的de合he成cheng材cai料liao會hui陰yin燃ran，產chan生sheng致zhi命ming煙yan氣qi，所suo以yi在zai真zhen正zheng緊jin急ji的de情qing況kuang下xia，能neng夠gou進jin行xing疏shu散san的de時shi間jian會hui更geng少shao。現xian在zai新xin的de防fang火huo規gui範fan規gui定ding

，應ying該gai盡jin最zui大da可ke能neng減jian少shao誤wu報bao
，且qie在zai真zhen正zheng發fa生sheng火huo災zai時shi更geng快kuai發fa出chu警jing報bao。本ben文wen將jiang介jie紹shao待dai定ding和he現xian行xing的de全quan球qiu標biao準zhun，以yi及ji這zhe些xie標biao準zhun對dui煙yan霧wu探tan測ce技ji術shu及ji其qi市shi場chang的de影ying響xiang。

 

煙霧探測器係統中主要采用兩種煙霧探測技術：

 

●   電(dian)離(li)係(xi)統(tong)，在(zai)兩(liang)個(ge)導(dao)電(dian)板(ban)之(zhi)間(jian)摻(chan)加(jia)了(le)少(shao)量(liang)放(fang)射(she)性(xing)材(cai)料(liao)。如(ru)此(ci)對(dui)空(kong)氣(qi)進(jin)行(xing)離(li)子(zi)化(hua)
，使(shi)得(de)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)。在(zai)煙(yan)霧(wu)進(jin)入(ru)腔(qiang)室(shi)中(zhong)時(shi)，它(ta)會(hui)減(jian)少(shao)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)，並(bing)觸(chu)發(fa)警(jing)報(bao)。有(you)些(xie)歐(ou)美(mei)國(guo)家(jia)禁(jin)止(zhi)使(shi)用(yong)電(dian)離(li)探(tan)測(ce)器(qi)

，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)無(wu)法(fa)保(bao)證(zheng)精(jing)準(zhun)探(tan)測(ce)到(dao)萌(meng)發(fa)初(chu)期(qi)的(de)火(huo)災(zai)。

●   光電煙霧探測器，使用光來檢測火災。在探測器內部，有一個光感測腔室
，使用光來探測煙霧。當檢測到煙霧時
，它會將LED光折射到光電探測器中。光束到達此傳感器時，即觸發警報。

 

全球標準彙總

 

基本主要有5大da全quan球qiu標biao準zhun可ke進jin行xing比bi較jiao
，通tong過guo各ge自zi認ren證zheng的de要yao求qiu各ge不bu相xiang同tong。煙yan霧wu探tan測ce器qi係xi統tong需xu要yao作zuo為wei終zhong端duan產chan品pin進jin行xing全quan麵mian測ce試shi，但dan也ye可ke能neng是shi在zai煙yan霧wu探tan測ce技ji術shu子zi係xi統tong級ji別bie進jin行xing測ce試shi。這zhe雖sui然ran不bu能neng代dai替ti全quan麵mian認ren證zheng，但dan是shi可ke以yi在zai獲huo得de價jia格ge高gao昂ang的de終zhong端duan係xi統tong認ren證zheng之zhi前qian令ling人ren安an心xin。

 

美國和加拿大

 

●   UL 268：用於火災報警係統的煙霧探測器

 

     ○ 第7版：計劃於2020年5月29日開始生效
，但有可能延遲至2021年6月30日生效

 

●   UL 217：煙霧報警

 

     ○ 第8版：計劃於2020年5月29日開始生效
，但有可能延遲至2021年6月30日生效

 

圖1. 準確的煙霧探測重要性示例

 

這些標準包含對聚氨酯燃燒和陰燃，以及對烹飪幹擾（漢堡包）測試的更新。

 

歐洲

 

●   EN 14604：煙霧報警設備(2006)

●   BS EN 54：火災探測和火災報警係統(2015)

 

     ○ 第29部分：多傳感器火災探測器——使用煙霧和熱傳感器組合的點式探測器

 

國際

 

●   ISO 7240：火災探測和報警係統(2018)

 

     ○ 第7部分：采用散射光、透射光或電離的點式煙霧探測器

 

●   中國關於點式煙霧探測器的標準依照此標準的2003年版本

 

UL 268和UL 217涵蓋美國和加拿大的相關法規，這些標準要求通過技術（和算法）有效區分聚氨酯泡沫墊燃燒產生的指定煙霧濃度和漢堡包燃燒產生的指定煙霧濃度。注意：加拿大法規要求采用不同的煙霧測試室設置。另外三項標準分別是：EN 14604

，2006年發布的歐洲標準
；BS EN 54，英國對2015年發布的歐洲EN 54標準（這項標準第29部分的內容是關於煙霧探測）的解讀；以及ISO 7240，這是2018年發布的全球標準（這項標準第7部分與煙霧有關）。目前中國關於點式煙霧探測器的標準依照ISO 7240的2003年版本。

 

測試細節

 

接下來，我們將就標準的兩個方麵展開討論：測試和測試設置要求。以下示例均使用UL標準。

 

●   典型尺寸為d = 5英尺或2米，光束直徑4英寸至6英寸（10.2厘米至15.2厘米）時
，使用鈉蒸汽燈(589 nm)。d表示光源與光電探測器之間的距離。

 

圖2. UL標準測試的示例圖

 

火災室內測試以起火後的報警時間或減光率（在有些情況下
，兩者皆用）來表示。減光率是一種測量煙霧濃度的單位。它測量在存在煙霧的情況下，光束到達探測器(D)的數量，並與無煙霧情況下

，光束到達探測器(D)的數量進行比較。減光率越高，煙霧濃度水平越高。

 

目前最嚴格的測試標準分別為NA/Canada UL 217和UL 268。此處列出了一些相關測試
，除此以外
，還存在很多：

 

UL 217（第8版）/UL 268（第7版）

 

●   紙火

 

     ○ 必須在t = 240 s之前發出警報

 

●   木火

 

     ○ 必須在t = 240 s之前發出警報

 

●   陰燃煙霧

 

     ○ 必須在減光率超過29.26%/m之前發出警報

 

●   燃燒的聚氨酯泡沫

 

     ○ 必須在減光率超過15.47%/m和t = 360 s之前發出警報

 

●   陰燃聚氨酯

 

     ○ 必須在減光率超過34.3%/m之前發出警報

 

●   漢堡包（幹擾報警）

 

     ○ 在減光率超過0.987%/m
，或者MIC值在59.3%至49.2%範圍之前，不得發出報警/故障信號

 

●   靈敏度測試

、灰塵測試、高濕度測試

 

     ○ 不得發出報警/故障信號

     ○ 靈敏度測試測量受控煙霧室中煙霧探測器發出警報時的減光率

 

●   可燃液體火災（UL 268，僅加拿大地區）

 

     ○ 必須在t = 240 s之前發出警報

 

對於EN 14604
、BS EN 54和ISO 7240，同一測試或其他規範的靈敏度等級可能不同，例如針對液體（庚烷）火災、發光的陰燃棉花
，或者低溫黑煙液體火災。

 

注意：執行整套測試時
，必須參考所有相關規範。

 

測試規定以及國際規範之間的重疊

 

以下是五項主要測試規範的要求：

 

●   UL 268 和 UL 217

 

     ○ 28個組合樣本，所有都用於每種測試（除非與測試機構另有約定）

 

●   EN 14604

 

     ○ 20個樣本：樣本按響應閾值升序編號（靈敏度降低）

 

●   BS EN 54

 

     ○ 22個樣本：6個靈敏度最低的樣本采用17至22的編號，其他樣本從1至16任意編號

 

●   ISO 7240

 

     ○ 20個樣本：4個靈敏度最低的樣本采用17至20的編號，其他樣本從1至16任意編號

 

測試設置非常重要
，因為它們決定了按照這5項標準執行每次測試需要多少探測器。UL 268和UL 217需要28個樣本
，每次測試會用到所有樣本。對於其他3項標準，樣本按具體要求編號，特定樣本需要通過特定測試。例如，ISO 7240規定，所有樣本都必須接受再現性測試，但隻有樣本3需要接受炫光測試。從全球合規性角度，這意味著，因為特定設備需要通過特定測試（出於合規性考慮），所以必須按每項標準執行每項測試，標準之間不得重疊。在有些情況下，兩個不同UL標準的測試條件完全相同，所以
，符合一項標準意味著也符合另一項標準。

 

EN 54-29
、EN 14604和ISO 7240對煙道和煙室的要求完全相同，都會執行一些測試。這些標準對通風條件的要求也完全相同。在有些情況下
，兩個不同UL標準的測試條件完全相同，所以，符合一項標準意味著也符合另一項標準。

 

煙霧探測技術：一種技術不足以滿足所有要求

 

本文總結介紹了一些煙霧探測技術
、其定義、煙霧探測器測試，以及它們與5xiangguojibiaozhundeguanxi。wenzhongbingmeiyoujiangyigebiaozhunyulingyigejinxingxiangxiduibifenxi。ershishiyongyixieshili，shuomingmanzuyanwutancefaguiyaoqiudeguochengyouduoyangehefuza。meigeguojidiqudouyouyitaofeichangxiangxideceshi，meizhongceshicaiyongdeceshifangfa（和設置）都不同。

 

但是，通過目前最嚴格的兩項標準UL 217和UL 268就jiu意yi味wei著zhe產chan品pin很hen好hao的de表biao明ming合he規gui性xing
，盡jin管guan這zhe不bu能neng代dai替ti地di區qu測ce試shi。對dui於yu地di區qu合he規gui，需xu要yao對dui當dang地di的de測ce試shi要yao求qiu和he方fang法fa進jin行xing非fei常chang詳xiang細xi地di檢jian查zha。甚shen至zhi從cong地di方fang層ceng麵mian來lai看kan，未wei來lai法fa規gui要yao求qiu也ye會hui越yue來lai越yue嚴yan格ge。

 

使用UL列出的組件或子係統會令人更安心。UL組件認可是指UL對完整產品或係統中使用的組件或材料進行評估。這些組件隻能用於符合UL認證標準的終端產品中。本文發布時，ADPD188BI和煙室正申請列入UL認可組件中。

 

圖3. ADPD188BI煙霧探測模塊

 

ADPD188BI煙霧探測模塊在3.8 mm × 5.0 mm × 0.9 mm小型封裝中集成了LED
、光電二極管和一個模擬前端(AFE)。其優勢包括：

 

●   減少了器件數量

●   具有低信號測量的高信噪比(SNR)和寬動態範圍
，能夠滿足 新的和現有的生命安全法規要求

減少了幹擾警報，通過雙色檢測和高動態範圍來確保驗證 過的警報（避免警報禁用）

●   低功耗，允許有線或無線環路中連接更多設備

●   小尺寸，可將探測器置於難以觸及的位置

●   無需LED供應鏈管理

●   采用標準SMT裝配流程

 

未來趨勢

 

法規變化要求采用更小巧、更geng精jing準zhun的de煙yan霧wu探tan測ce係xi統tong。除chu了le法fa規gui變bian化hua以yi外wai
，客ke戶hu還hai要yao求qiu產chan品pin更geng美mei觀guan，能neng夠gou用yong於yu更geng廣guang泛fan更geng棘ji手shou的de部bu署shu場chang景jing。要yao滿man足zu這zhe些xie要yao求qiu，就jiu需xu要yao更geng小xiao的de產chan品pin外wai形xing和he更geng低di的de功gong率lv。使shi用yong雙shuang波bo長chang探tan測ce的de係xi統tong可ke以yi減jian少shao幹gan擾rao警jing報bao
，符fu合he新xin測ce試shi法fa規gui要yao求qiu。高gaoSNR和高動態範圍係統也有助於更好地識別煙霧類型。光學技術支持實現更高的動態範圍
，不僅提高可靠性
，還可縮小外形尺寸和/或降低功耗。

 

因為現在消除了（例如烹飪和蒸汽導致的）幹gan擾rao警jing報bao

，所suo以yi煙yan霧wu探tan測ce器qi可ke以yi更geng密mi集ji地di安an裝zhuang在zai廚chu房fang和he衛wei生sheng間jian中zhong
，增zeng加jia樓lou宇yu中zhong實shi際ji安an裝zhuang的de設she備bei數shu量liang，形xing成cheng覆fu蓋gai範fan圍wei更geng大da的de網wang絡luo係xi統tong。因yin此ci，低di功gong率lv要yao求qiu支zhi持chi電dian池chi運yun行xing（延長使用壽命），huozengjiazhuhuiluzhongdeshebeishuliang。danzaixitongcengmian，duiyuwuxianwangluoeryan
，gengkuaifachujingbaoyiweizhexuyaocaiyongdiyanchiwangluo。kaolvdaoyanwutanceduishengminganquandeyingxiang
，shitixitonghuijixuzuoweidulishebeishiyong。danshi
，zaiweilai，kenengyexuyaojiangyanwutancejichengdaoqitalouyukongzhixitongzhong，liru，jichengdaoshusanhuojinjizhaomingxitongzhong，suoyi，xiaochicunjiangyuelaiyuezhongyao。

 

作者

 

Grainne Murphy

 

Grainne是ADI公司工業和物聯網解決方案部門營銷經理。她擁有超過25年的工程經驗

，負責管理客戶需求、參與和ADI公司關鍵產品組合的營銷/溝通策略以及智能樓宇的未來方向。她畢業於愛爾蘭利默裏克大學(BENG)
，同時擁有牛津布魯克斯大學工商管理碩士學位。

 

 

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