近日, 住房和城鄉(xiāng)建設部會同中央網(wǎng)信辦、教育部、科技部、工信部等16部門聯(lián)合印發(fā)了《關于加快發(fā)展數(shù)字家庭提高居住品質(zhì)的指導意見》，明確指出要強化數(shù)字家庭工程設施建設，加強智能產(chǎn)品在住宅中的設置，對新建全裝修住宅，明確要求戶內(nèi)設置火災自動報警設備在內(nèi)的基本消防產(chǎn)品。煙感設備作為消防的一部分，是新建住宅強制性的配套設施，很有可能是智慧消防邁向住宅社區(qū)硬性配置的第一步，未來有望成為住宅社區(qū)的標配。

消防不僅僅是要應對已經(jīng)發(fā)生的火災，更重要的在于提前預防，消除隱患。而煙霧探測器就是這樣的關鍵設備，一旦出現(xiàn)疑似火災的跡象便發(fā)出警告提醒，為滅火和逃生贏得時間。“然而，據(jù)美國消防協(xié)會統(tǒng)計，23%的人員死亡來自安裝有煙霧探測器的場所，這是因為傳統(tǒng)的煙霧探測器往往無法分辨煙霧的類型，容易引發(fā)誤報，從而被人為停用，最后導致了悲劇的發(fā)生。” 在2021慕尼黑上海電子展上，ADI市場經(jīng)理祝臻指出，“此外，傳統(tǒng)煙感還存在體積過大、規(guī)格不一、調(diào)試困難等情況，煙感設備面臨技術變革要求。”

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

相比傳統(tǒng)電離報警器，光電煙霧報警器對陰燃火災的響應速度要快得多，通?？?0分鐘到50分鐘，也不易發(fā)生滋擾報警。因而得到越來越多設計廠商的青睞。

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

對此，ADI基于其深厚的傳感器專業(yè)知識，不斷在現(xiàn)有的煙霧探測系統(tǒng)中創(chuàng)新突破，以求打造完善的煙霧探測系統(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小巧的封裝中，極大地減小了煙霧探測器的占用空間。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態(tài)范圍，從而進一步減少誤警。

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，使得煙霧探測器可以更小更適應住宅和商業(yè)用途建筑。

不僅如此，ADI還開發(fā)了煙霧探測器參考設計，包括經(jīng)過設計和測試的UL 217測試數(shù)據(jù)設置和算法以滿足UL要求，從而加快開發(fā)周期，降低成本和項目風險。

誤報尷尬背后凸顯消防隱患，煙霧探測技術變革正當時

某個冬天的深夜，某智慧小鎮(zhèn)的消防中心提示出現(xiàn)火情，煙霧探測聲光報警系統(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)主一臉茫然面對保安火警的詢問。與業(yè)主細查，原來是因為洗澡的霧氣彌漫導致走廊中的煙霧探測器誤報，一場火警以物業(yè)尷尬道歉收場。這是祝臻在慕展現(xiàn)場與業(yè)界人士分享的一個真實場景。“尷尬事小安全事大，這種誤報導致部分業(yè)主人為停用煙霧探測器?！? 祝臻說道，“越來越多的物業(yè)認識到傳統(tǒng)煙霧探測設備本身帶來的安全隱患?！?

“傳統(tǒng)煙感器的主要缺陷來源于采用單色LED作為測量光源?！弊Ｕ榉窒淼?。經(jīng)典光電式煙霧報警器以離散方式設計，通過向前散射發(fā)揮作用，其中特定波長的 LED 光(通常在紅外范圍內(nèi))被粒子散射到光電二極管上，如果測量光源(LED)和探測器(光電二極管)之間因存在顆粒而導致的暗光或消光，則說明有煙霧進入報警器中。

“使用這種設計制作得煙霧探測裝置只能對煙霧的濃度進行區(qū)分，而無法識別煙霧類型，不管是燃燒煙霧、水蒸氣還是做飯時產(chǎn)生的油煙，只要濃度達到一定閾值，報警器就會產(chǎn)生警報，頻繁的誤報打擾正是導致人們禁用煙霧報警器的首要原因?！? 祝臻指出。為了解決這個問題，煙霧探測相關標準的制定上已經(jīng)發(fā)生了一些變化,希望自上而下推動煙霧報警器檢測精度的提高：即將在2021年6月發(fā)布的最新UL標準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警測試。在該測試中，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)場的模擬水蒸氣干擾敏感性檢測中，傳統(tǒng)方案很快報警，而ADI雙光檢測方案沒有出現(xiàn)誤報

為此，ADI推出了一款完全集成煙霧探測器模塊ADPD188BI，力求徹底解決經(jīng)典煙霧報警器存在的這些問題?！癆DPD188BI中集成了兩顆LED發(fā)射器，一顆藍光發(fā)射器、一顆紅外發(fā)射器。所以它不但能監(jiān)測煙霧的濃度，同時還可以監(jiān)測煙霧的顆粒直徑，以區(qū)分正常煙和火災煙?！弊Ｕ榻榻B到。其中藍色LED波長470 nm，紅外LED波長850 nm，這些LED在兩個獨立的時隙中發(fā)出光脈沖，發(fā)射的光被空氣中的顆粒物散射回器件上。這種通過雙色光波長監(jiān)測，不僅支持單獨測量單個波長，還支持分析比率構成，從而進一步降低了誤報率。

如上圖所示，ADPD188BI發(fā)出的兩種信號曲線在兩種場景下有很大區(qū)別，說明該傳感器能夠清楚區(qū)分這兩種煙的類型?？梢钥闯?，信號隨時間的變化，聚氨酯在220秒后達到報警閾值，時間長度是漢堡煙霧達到報警閾值的1/4(超過1000秒后)。聚氨酯燃燒4分鐘后，可檢測到臨界水平。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，全方位推進應用落地

市場變化日新月異，對于煙霧傳感設備制造商來說，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調(diào)理以及后端數(shù)據(jù)讀取分析都是獨立的器件完成，導致很難達到高的產(chǎn)品一致性，產(chǎn)品校驗成了主要的工序?！? 祝臻表示，“ADPD188BI 是一套利用光學雙波長技術進行煙霧探測的完整測光系統(tǒng)，每片芯片出廠前做了單獨校準，只需要少量外部組件就可以實現(xiàn)商業(yè)產(chǎn)品設計。這帶來的最顯著的好處是產(chǎn)品性能一致性非常好。”

集成光學設計可極大簡化光學設計并提供顯著的系統(tǒng)增強功能

在固定電流下，不同LED的發(fā)光強度通常有很大的差異，因此過去都是由煙霧報警器制造商執(zhí)行煙霧報警器校準，校準LED發(fā)光強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，因為LED和整個信號路徑都集成到了一起，所以ADI會預先校準傳感器模塊，這樣就可以減少器件之間的差異。此外，ADPD188BI校準系數(shù)存儲在芯片的非易失性存儲器(即eFUSE寄存器)中。通過讀取這些系數(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置報警閾值，從而降低誤報率。由于煙霧報警器制造商可以采用預先校準的模塊，在此步驟上也簡化了系統(tǒng)設計。

高度集成的另外一個顯著的好處是整體電路尺寸更小, 使得煙霧探測器可以更小更適應住宅和商業(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5年以上，顯著了降低物業(yè)后期的維護成本。

“此外，ADPD188BI可為煙霧探測器提供完整的光學子系統(tǒng)解決方案，由于整個解決方案均由ADI公司制造、測試和驗證，供應鏈更簡單，可大大降低客戶的風險?！? 祝臻補充道，“ADI還提供獲得了評估許可的煙室以解決環(huán)境光、灰塵、昆蟲等影響，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還開發(fā)了煙霧探測器參考設計以及完整參考算法，包括經(jīng)過設計和測試的UL 217測試數(shù)據(jù)設置和算法以滿足UL要求，從而加快客戶開發(fā)周期，降低成本和項目風險。