近日, 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部會(huì)同中央網(wǎng)信辦、教育部、科技部、工信部等16部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展數(shù)字家庭提高居住品質(zhì)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確指出要強(qiáng)化數(shù)字家庭工程設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)智能產(chǎn)品在住宅中的設(shè)置，對(duì)新建全裝修住宅，明確要求戶內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備在內(nèi)的基本消防產(chǎn)品。煙感設(shè)備作為消防的一部分，是新建住宅強(qiáng)制性的配套設(shè)施，很有可能是智慧消防邁向住宅社區(qū)硬性配置的第一步，未來(lái)有望成為住宅社區(qū)的標(biāo)配。

消防不僅僅是要應(yīng)對(duì)已經(jīng)發(fā)生的火災(zāi)，更重要的在于提前預(yù)防，消除隱患。而煙霧探測(cè)器就是這樣的關(guān)鍵設(shè)備，一旦出現(xiàn)疑似火災(zāi)的跡象便發(fā)出警告提醒，為滅火和逃生贏得時(shí)間?！叭欢?，據(jù)美國(guó)消防協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，23%的人員死亡來(lái)自安裝有煙霧探測(cè)器的場(chǎng)所，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的煙霧探測(cè)器往往無(wú)法分辨煙霧的類型，容易引發(fā)誤報(bào)，從而被人為停用，最后導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生?！? 在2021慕尼黑上海電子展上，ADI市場(chǎng)經(jīng)理祝臻指出，“此外，傳統(tǒng)煙感還存在體積過(guò)大、規(guī)格不一、調(diào)試?yán)щy等情況，煙感設(shè)備面臨技術(shù)變革要求?！?

誤報(bào)——是探測(cè)器被消費(fèi)者移除或禁用的主要原因。據(jù)美國(guó)消防協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)有近四分之一 (23%) 的人員死亡發(fā)生在煙霧探測(cè)器不工作或停用的情況下。而更合理的煙霧探測(cè)器，可以預(yù)防甚至杜絕不幸事故的發(fā)生，挽救生命!

相比傳統(tǒng)電離報(bào)警器，光電煙霧報(bào)警器對(duì)陰燃火災(zāi)的響應(yīng)速度要快得多，通?？?0分鐘到50分鐘，也不易發(fā)生滋擾報(bào)警。因而得到越來(lái)越多設(shè)計(jì)廠商的青睞。

隨著社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)于消防安全的重視程度越來(lái)越高，煙感報(bào)警設(shè)備作為消防安全體系中重要的一部分，被越來(lái)越多的人接受和使用。然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)：在安裝了煙霧探測(cè)器的建筑物內(nèi)，依舊有將近四分之一 (23%) 的死亡是在煙霧探測(cè)器未工作、或因頻繁誤警而被禁用的情況下發(fā)生的，這對(duì)煙霧探測(cè)器的發(fā)展和使用帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

對(duì)此，ADI基于其深厚的傳感器專業(yè)知識(shí)，不斷在現(xiàn)有的煙霧探測(cè)系統(tǒng)中創(chuàng)新突破，以求打造完善的煙霧探測(cè)系統(tǒng)。

ADI提供的解決方案將模擬前端、LED 和光電二極管組合到一個(gè)小巧的封裝中，極大地減小了煙霧探測(cè)器的占用空間。光電二極管和 AFE 的集成還提供高的環(huán)境光抑制功能和寬動(dòng)態(tài)范圍，從而進(jìn)一步減少誤警。

此外，ADI解決方案使用Mie散射方法，LED更接近光電二極管。從而減小電路板尺寸，使得煙霧探測(cè)器可以更小更適應(yīng)住宅和商業(yè)用途建筑。

不僅如此，ADI還開(kāi)發(fā)了煙霧探測(cè)器參考設(shè)計(jì)，包括經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和測(cè)試的UL 217測(cè)試數(shù)據(jù)設(shè)置和算法以滿足UL要求，從而加快開(kāi)發(fā)周期，降低成本和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。

誤報(bào)尷尬背后凸顯消防隱患，煙霧探測(cè)技術(shù)變革正當(dāng)時(shí)

某個(gè)冬天的深夜，某智慧小鎮(zhèn)的消防中心提示出現(xiàn)火情，煙霧探測(cè)聲光報(bào)警系統(tǒng)信息不斷提示xx住戶家有煙霧產(chǎn)生。幾次電話聯(lián)系業(yè)主未果，物業(yè)保安已經(jīng)緊急找到業(yè)主家，下夜班回家剛洗完澡的業(yè)主一臉茫然面對(duì)保安火警的詢問(wèn)。與業(yè)主細(xì)查，原來(lái)是因?yàn)橄丛璧撵F氣彌漫導(dǎo)致走廊中的煙霧探測(cè)器誤報(bào)，一場(chǎng)火警以物業(yè)尷尬道歉收?qǐng)?。這是祝臻在慕展現(xiàn)場(chǎng)與業(yè)界人士分享的一個(gè)真實(shí)場(chǎng)景?！皩擂问滦“踩麓螅@種誤報(bào)導(dǎo)致部分業(yè)主人為停用煙霧探測(cè)器?！? 祝臻說(shuō)道，“越來(lái)越多的物業(yè)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)煙霧探測(cè)設(shè)備本身帶來(lái)的安全隱患?！?

“傳統(tǒng)煙感器的主要缺陷來(lái)源于采用單色LED作為測(cè)量光源。”祝臻分享道。經(jīng)典光電式煙霧報(bào)警器以離散方式設(shè)計(jì)，通過(guò)向前散射發(fā)揮作用，其中特定波長(zhǎng)的 LED 光(通常在紅外范圍內(nèi))被粒子散射到光電二極管上，如果測(cè)量光源(LED)和探測(cè)器(光電二極管)之間因存在顆粒而導(dǎo)致的暗光或消光，則說(shuō)明有煙霧進(jìn)入報(bào)警器中。

“使用這種設(shè)計(jì)制作得煙霧探測(cè)裝置只能對(duì)煙霧的濃度進(jìn)行區(qū)分，而無(wú)法識(shí)別煙霧類型，不管是燃燒煙霧、水蒸氣還是做飯時(shí)產(chǎn)生的油煙，只要濃度達(dá)到一定閾值，報(bào)警器就會(huì)產(chǎn)生警報(bào)，頻繁的誤報(bào)打擾正是導(dǎo)致人們禁用煙霧報(bào)警器的首要原因?！? 祝臻指出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，煙霧探測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定上已經(jīng)發(fā)生了一些變化,希望自上而下推動(dòng)煙霧報(bào)警器檢測(cè)精度的提高：即將在2021年6月發(fā)布的最新UL標(biāo)準(zhǔn)中更新了聚氨酯燃燒、悶燒和烹飪滋擾，即漢堡包煙霧干擾報(bào)警測(cè)試。在該測(cè)試中，必須能夠區(qū)分漢堡包肉餅產(chǎn)生的煙霧和易燃聚氨酯產(chǎn)生的煙霧。

現(xiàn)場(chǎng)的模擬水蒸氣干擾敏感性檢測(cè)中，傳統(tǒng)方案很快報(bào)警，而ADI雙光檢測(cè)方案沒(méi)有出現(xiàn)誤報(bào)

為此，ADI推出了一款完全集成煙霧探測(cè)器模塊ADPD188BI，力求徹底解決經(jīng)典煙霧報(bào)警器存在的這些問(wèn)題。“ADPD188BI中集成了兩顆LED發(fā)射器，一顆藍(lán)光發(fā)射器、一顆紅外發(fā)射器。所以它不但能監(jiān)測(cè)煙霧的濃度，同時(shí)還可以監(jiān)測(cè)煙霧的顆粒直徑，以區(qū)分正常煙和火災(zāi)煙。”祝臻介紹到。其中藍(lán)色LED波長(zhǎng)470 nm，紅外LED波長(zhǎng)850 nm，這些LED在兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)隙中發(fā)出光脈沖，發(fā)射的光被空氣中的顆粒物散射回器件上。這種通過(guò)雙色光波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)，不僅支持單獨(dú)測(cè)量單個(gè)波長(zhǎng)，還支持分析比率構(gòu)成，從而進(jìn)一步降低了誤報(bào)率。

如上圖所示，ADPD188BI發(fā)出的兩種信號(hào)曲線在兩種場(chǎng)景下有很大區(qū)別，說(shuō)明該傳感器能夠清楚區(qū)分這兩種煙的類型?？梢钥闯觯盘?hào)隨時(shí)間的變化，聚氨酯在220秒后達(dá)到報(bào)警閾值，時(shí)間長(zhǎng)度是漢堡煙霧達(dá)到報(bào)警閾值的1/4(超過(guò)1000秒后)。聚氨酯燃燒4分鐘后，可檢測(cè)到臨界水平。利用傳感器的高信噪比還可清楚區(qū)分和記錄粒子濃度的變化，例如右圖中圈出的部分，在易燃聚氨酯測(cè)試中，斜率突然增加。

全集成下的高一致性、小尺寸和低功耗，全方位推進(jìn)應(yīng)用落地

市場(chǎng)變化日新月異，對(duì)于煙霧傳感設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，自然希望拿到解決方案后就能盡快投入大規(guī)模量產(chǎn)?！叭欢?，傳統(tǒng)的分立解決方案由于從傳感到信號(hào)調(diào)理以及后端數(shù)據(jù)讀取分析都是獨(dú)立的器件完成，導(dǎo)致很難達(dá)到高的產(chǎn)品一致性，產(chǎn)品校驗(yàn)成了主要的工序?！? 祝臻表示，“ADPD188BI 是一套利用光學(xué)雙波長(zhǎng)技術(shù)進(jìn)行煙霧探測(cè)的完整測(cè)光系統(tǒng)，每片芯片出廠前做了單獨(dú)校準(zhǔn)，只需要少量外部組件就可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這帶來(lái)的最顯著的好處是產(chǎn)品性能一致性非常好?！?

集成光學(xué)設(shè)計(jì)可極大簡(jiǎn)化光學(xué)設(shè)計(jì)并提供顯著的系統(tǒng)增強(qiáng)功能

在固定電流下，不同LED的發(fā)光強(qiáng)度通常有很大的差異，因此過(guò)去都是由煙霧報(bào)警器制造商執(zhí)行煙霧報(bào)警器校準(zhǔn)，校準(zhǔn)LED發(fā)光強(qiáng)度與電流之間的斜率和偏移，可以確保所有LED保持具有相同的性能表現(xiàn)。在ADPD188BI中，因?yàn)長(zhǎng)ED和整個(gè)信號(hào)路徑都集成到了一起，所以ADI會(huì)預(yù)先校準(zhǔn)傳感器模塊，這樣就可以減少器件之間的差異。此外，ADPD188BI校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在芯片的非易失性存儲(chǔ)器(即eFUSE寄存器)中。通過(guò)讀取這些系數(shù)，可以盡可能地減小芯片之間的差異。這意味著可以在算法中更精確地設(shè)置報(bào)警閾值，從而降低誤報(bào)率。由于煙霧報(bào)警器制造商可以采用預(yù)先校準(zhǔn)的模塊，在此步驟上也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

高度集成的另外一個(gè)顯著的好處是整體電路尺寸更小, 使得煙霧探測(cè)器可以更小更適應(yīng)住宅和商業(yè)用途建筑。此外，更小的體積以及LED的短脈沖使得此模塊比傳統(tǒng)檢測(cè)器功耗更低，紅外LED的工作功耗僅為~5 μW/Hz，此方案下的煙霧傳感電池壽命甚至可達(dá)5年以上，顯著了降低物業(yè)后期的維護(hù)成本。

“此外，ADPD188BI可為煙霧探測(cè)器提供完整的光學(xué)子系統(tǒng)解決方案，由于整個(gè)解決方案均由ADI公司制造、測(cè)試和驗(yàn)證，供應(yīng)鏈更簡(jiǎn)單，可大大降低客戶的風(fēng)險(xiǎn)?！? 祝臻補(bǔ)充道，“ADI還提供獲得了評(píng)估許可的煙室以解決環(huán)境光、灰塵、昆蟲(chóng)等影響，并完全適用于ADPD188BI的集成光電器件使用反向散射系統(tǒng)?！敝档靡惶岬氖?，ADI還開(kāi)發(fā)了煙霧探測(cè)器參考設(shè)計(jì)以及完整參考算法，包括經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和測(cè)試的UL 217測(cè)試數(shù)據(jù)設(shè)置和算法以滿足UL要求，從而加快客戶開(kāi)發(fā)周期，降低成本和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。