一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器及其使用方法与流程

1.本发明涉及缆式线型感温火灾探测器技术领域，尤其涉及一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器及其使用方法。


背景技术：

2.近年来缆式感温火灾探测器大量的应用在电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架、不易安装点型探测器的夹层、闷顶、甚至于一些易燃易爆场所，能够对被保护物及环境温度的变化提供早期的提示；同时也产生了困扰使用者的问题，如在早期报警的前提下，由于缆式感温火灾探测器的使用条件、产品特性，维修维护人员只能判断在几十到一百米的范围内，不能准确的判断出温度超标的位置，导致无法快速处置故障。
3.为此，我们设计出了一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器及其使用方法来解决以上问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在感温线缆无法准确判断温度超标位置的缺点，而提出的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器及其使用方法，可快速识别温度超标位置，及时有效处置。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，包括感温线缆，所述感温线缆的一端设置有信号处理单元，另一端设置有终端盒，感温线缆由添加感温色母粒的透明材质制作而成，感温线缆的外部等间隔包覆金属薄膜形成金属薄膜段，未包覆金属薄膜的线缆表面进行磨砂处理成磨砂段，所述信号处理单元包括电源、光发射器一、光发射器二、光接收器、调制器、驱动器、分光器、比较器和报警电路，所述电源与所述调制器、比较器和驱动器连接，所述光发射器一与所述调制器和分光器连接，所述光发射器二与所述驱动器和分光器连接，所述比较器与所述光接收器以及驱动器和报警电路连接，所述终端盒内部设置有反射器；所述电源给所述调制器供电后，调制器调制出相应频率的光信号，光信号通过所述光发射器一发出非可见光，并通过所述分光器沿所述感温线缆导向所述终端盒的反射器，非可见光经终端盒的反射器沿感温线缆反射至分光器后，由所述光接收器接收并进行光电转换，通过所述比较器判断感温线缆前后非可见光的衰减程度，判别感温线缆的受热程度，当非可见光衰减到预先设定值，所述比较器会发出电信号，分别给所述报警电路和驱动器，由报警电路对外输出报警信号；由驱动电路驱动所述光发射器二发出带颜色的可见光，沿感温线缆点亮感温线缆的磨砂段。
6.进一步的，所述信号处理单元的另一种设置方式包括光接收器、电源、驱动器、光发射器二、比较器以及报警电路，所述终端盒的另一种设置方式包括电源、调制器和光发射器一。
7.进一步的，所述电源与所述驱动器和比较器连接，所述比较器与所述报警电路及
驱动器连接，所述比较器与所述光接收器连接，所述调制器与所述电源及光发射器一连接，所述光发射器二与所述驱动器连接，所述比较器与调制器之间通过信号线连接。
8.进一步的，所述透明材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚酯和聚酰胺中的任意一种或多种组合。
9.进一步的，所述感温线缆上的金属薄膜段和磨砂段均匀间隔设置，所述金属薄膜段间隔距离为0.05米，所述磨砂段间隔距离为0.45米。
10.进一步的，所述感温线缆的另外一种制备方式，是采用添加所述感温色母粒的二氧化硅导光的材料，经注塑和挤出制备而成。
11.一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器的使用方法，所述使用方法包括以下内容：步骤一，铺设缆式线型感温火灾探测器，分别将线型感温火灾探测器的有信号处理单元和终端盒设置安装在感温线缆的两端；步骤二，感温线缆温度正常时，信号处理单元内的调制器对光发射器一进行调制，光发射器一发出非可见光线，非可见光线沿透明线缆传递到终端盒的反射器，并由反射器反射回信号处理单元的光接收器上，通过比较器判断发射和反射的非可见光线衰减比例，发射和反射的非可见光线衰减比例在正常范围内，感温线缆处于正常监视状态；步骤三，当环境温度升高，加热感温线缆到某一设定温度时，感温线缆中的感温色母粒开始着色，光发射器一发出非可见光线被着色后的感温色母粒吸收阻隔，比较器判断通过分光器发射和反射的光线衰减比例低于某个值时，信号处理单元的比较器发出电信号给报警电路和驱动器，通过报警电路发出报警；步骤四，驱动器接收到比较器判断发射和反射的光线衰减比例低于某个值时的电信号，驱动光发射器二，沿感温线缆的光路发射可见光，从信号处理单元到感温线缆高温报警点的区间将发出可见光线，感温线缆上未被金属薄膜包覆的磨砂段处即可见到发光段，由于感温线缆中的感温色母粒着色区域阻止可见光传递，可见光照射在感温色母粒着色区域发出异常光线，高温报警点至终端盒部分的感温线缆无法看到可见光线，由此判断显示报警异常的位置，指引维修或值班人员迅速找到报警或故障的位置，快速处置。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在感温线缆两端分别设置信号处理单元和终端盒组成，一种方式由信号处理单元发出非可见光，经终端盒内的反射器反射后，被信号处理单元的接收器接收，判断非可见光途径感温线缆的衰减情况，从而判断感温线缆的正常与否；另一种方式通过终端盒发射非可见光，经感温线缆后被信号处理单元接收器接收，比较器判断非可见光途径感温线缆的衰减情况；当途径感温线缆的非可见光衰减至某值后，驱动器驱动发射器二发射可见光，可见光传递至感温线缆处的高温点时，被着色后的感温色母粒吸收，发出警示颜色，从而实现快速准确定位故障点。
13.本发明在制作感温线缆时采用感温色母粒，并通过在线缆外表面等间距设置包覆金属薄膜，使线缆形成透明磨砂段，一方面金属薄膜有利于感温线缆对外界温度的吸收，提升感温灵敏度，另一方面形成的透明磨砂段在可见光照射下显示警示颜色，便于巡检维修人员快速准确发现高温报警点位，快速处置故障。
14.本发明感温线缆本身没有任何电信号经过，线缆本身不受强磁场及电场的干扰，
感温线缆具有本质安全的特性，并可重复使用。
附图说明
15.图1为本发明实施例中感温线缆与信号处理单元和终端盒之间的连接关系示意图；图2为本发明实施例中信号处理单元和终端盒的第一种设置方案；图3为本发明本发明实施例中信号处理单元和终端盒的第二种设置方案。
16.图中标号：1、信号处理单元；2、终端盒；3、感温线缆；4、金属薄膜段；5、磨砂段。
实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
18.本实施例提供一种线缆本身本质安全且带现场位置显示的缆式感温火灾探测器，如图1所示，带位置指示的缆式线型感温火灾探测器由感温线缆3及分别连接于感温线缆3两端的信号处理单元1和终端盒2组成。感温线缆3由添加感温色母粒的透明材料制作而成，透明材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚酯和聚酰胺中的任意一种或多种组合，感温线缆3的制作方式还可采用添加感温色母粒的二氧化硅导光的材料，经注塑和挤出制备而成（加工温度不宜超过200℃）。感温线缆3的外部等间隔包覆金属薄膜形成金属薄膜段4，未包覆金属薄膜的线缆表面进行磨砂处理成磨砂段5，感温线缆3上的金属薄膜段4和磨砂段5均匀间隔设置，金属薄膜段4间隔距离为0.05米（图1中所示单位为毫米），磨砂段5间隔距离为0. 45米，金属薄膜段4作为热导路径，帮助感温线缆3更快速地响应火灾，并增强其灵敏度，磨砂段5利用可见光显示温度升高的位置，一方面可以保证可见光在感温线缆3内部的传播，另一方面有利于感温线缆3的热量吸收，当线缆内部有可见光通过时，着色后的感温色母粒被可见光照射显示颜色，透过磨砂段5能够看到。
19.感温色母粒包括色形成剂、隐形染料和温度控制剂，温度控制剂利用相变化（固态和液态的变换）控制颜色的改变。当温度正常（低）时，温度控制剂呈液态，使色形成剂和隐形染料分开，颜色消失。当温度升高到某一特定温度时，温度控制剂呈固态，使色形成剂和隐形染料相互接触，显示颜色；本实施例中感温色母粒采用的是热发色型，在低温时为无色状态，当温度升至设定值时颜料从无色变为有色，它的发色温度区间为：65～75℃。
20.感温色母粒也被称为热致变色材料是一种较为成熟的产品，热致变色材料（thermochromic material）的变色原理和结构：热致变色材料是一种随温度上升或下降而反复改变颜色的微胶囊。可逆感温变色颜料是由电子转移型有机化合物体系制备的。电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系。在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变。这种变色物质不仅颜色鲜艳，而且可以实现从“有色到无色”和“无色到有色”状态的颜色变化，这是重金属复盐络合物型和液晶型可逆感温变色物质所不具备的。微胶囊化的可逆感温变色物质称为可逆感温变色颜料，俗称：温变颜料、感温粉和温变粉（即本实施例中的色形成剂、隐形染料和温度控制剂）。这种
颜料的颗粒呈圆球状，平均直径为2到7微米（一微米等于千分之一毫米）。其内部是变色物质，外部是一层厚约0.2~0.5微米既不能溶解也不会融化的透明外壳。
21.如图2所示，信号处理单元1包括电源、光发射器一、光发射器二、光接收器、调制器、驱动器、分光器、比较器和报警电路，电源与调制器、比较器和驱动器连接，光发射器一与调制器和分光器连接，光发射器二与驱动器和分光器连接，比较器与光接收器以及驱动器和报警电路连接，终端盒2内部设置有反射器。
22.驱动器是一种电路或者设备，将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。在本实施例中用于接收比较器的信号后，驱动光发射器二，用于控制光发射器二的开、关。
23.调制器是数字信号处理技术，将低频数字信号调制到高频数字信号中，进行信号传输的一种设备。本实施例中，即调制器置于光发射器一的发射管前端，在调制器上加调制信号电压，使调制器的某些物理特性发生相的变化，改变发射非可见光的光发射器一输出的光波参数（如强度、频率等）。
24.比较器是两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。本实施例中用于比较两个非可见光的光信号差异，以确定是否超过设定的阈值。
25.分光器是无源器件，又称光分路器，不需要外部能量，只要有输入光即可。是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，在本实施例中用于光信号的耦合、分支和分配，将光信号分为两个通道，分别用于传输不同的光信号，本实施例中分光器的两个通道，一路将非可见光的光信号直接传递至比较器，另一路将非可见光沿感温线缆3导向所述终端盒2的反射器。
26.其工作原理：电源给所述调制器供电后，调制器调制出相应频率的光信号，光信号通过所述光发射器一发出非可见光，并通过所述分光器沿感温线缆3导向所述终端盒2的反射器，非可见光经终端盒2的反射器沿感温线缆3反射至分光器后，由所述光接收器接收并进行光电转换，通过所述比较器判断感温线缆3前后非可见光的衰减程度，判别感温线缆3的受热程度，当非可见光衰减到预先设定值，所述比较器会发出电信号，分别给所述报警电路和驱动器，由报警电路对外输出报警信号；由驱动电路驱动所述光发射器二发出带颜色的可见光，沿感温线缆3点亮感温线缆3的磨砂段5。
实施例二：
27.如图3所示，本实施例提供另外一种信号处理单元1和终端盒2的配置方式，信号处理单元1的另一种设置方式包括光接收器、电源、驱动器、光发射器二、比较器以及报警电路，终端盒2的另一种设置方式包括电源、调制器和光发射器一。
28.具体的，电源与驱动器和比较器连接，比较器与报警电路及驱动器连接，比较器与光接收器连接，调制器与电源及光发射器一连接，光发射器二与驱动器连接，比较器与调制器之间通过信号线连接，信号线连接同于传递光发射器一所发射的原始非可见光信号至比较器。
29.电源给调制器供电后，调制器调制出相应频率的光信号，光信号通过光发射器一发出非可见光，沿感温线缆3导向信号处理单元1的接收器，由光接收器接收到沿感温线缆3传递的非可见光，并进行光电转换，通过比较器判断由光接收器接收到沿感温线缆3传递的非可见光，以及通过信号线连接所传递光发射器一发射的原始非可见光信号，两者的非可见光的衰减程度，判别感温线缆3的受热程度，当非可见光衰减到预先设定值，比较器会发出电信号，分别给报警电路和驱动器，由报警电路对外输出报警信号；由驱动电路驱动光发射器二发出带颜色的可见光，沿感温线缆3点亮感温线缆3的磨砂段5。
实施例三：
30.本实施例在实施例一的基础上，提出一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器的使用方法，该使用方法包括以下内容：步骤一，铺设缆式线型感温火灾探测器，分别将线型感温火灾探测器的有信号处理单元1和终端盒2设置安装在感温线缆3的两端。
31.步骤二，感温线缆3温度正常时，信号处理单元1内的调制器对光发射器一进行调制，光发射器一发出非可见光线，非可见光线沿透明线缆传递到终端盒2的反射器，并由反射器反射回信号处理单元1的光接收器上，通过比较器判断发射和反射的非可见光线衰减比例，发射和反射的非可见光线衰减比例在正常范围内，感温线缆3处于正常监视状态。
32.步骤三，当环境温度升高，加热感温线缆3到某一设定温度时，感温线缆3中的感温色母粒开始着色，感温线缆3中的感温色母粒着色原理如下：感温色母粒中的温度控制剂，在高温环境中利用相变化控制颜色的改变，当温度正常时，温度控制剂呈液态，使色形成剂和隐形染料分开，颜色消失，当温度升高到某一特定温度时，温度控制剂呈固态，使色形成剂和隐形染料相互接触，显示颜色；光线被着色后的感温色母粒吸收、阻隔，光线严重衰减，比较器判断通过分光器发射和反射的光线衰减比例低于某个值时（例如：0.5%-10%），信号处理单元1通过报警电路发出报警。
33.步骤四，驱动器接收到比较器判断发射和反射的光线衰减比例低于某个值时的电信号，驱动光发射器二发出可见光，沿感温线缆3的光路发射可见光，从信号处理单元1到感温线缆3高温报警点的区间将发出可见光线，感温线缆3上未被金属薄膜包覆的磨砂段5处即可见到警示的发光段，由于感温线缆3中的感温色母粒着色区域阻止可见光传递，可见光照射在感温色母粒着色区域发出异常光线，高温报警点至终端盒2部分的感温线缆3无法看到可见光线，由此判断显示报警异常的位置，指引维修或值班人员迅速找到报警或故障的位置，快速处置；因为感温线缆3本身没有任何电信号经过，且线缆本身不受强磁场及电场的干扰，感温线缆3本身具有本质安全的特性，当报警故障解除后，感温色母粒的颜色恢复正常，因此可重复使用。
实施例四：
34.本实施例在实施例二的基础上，提出一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器的使用方法，该使用方法包括以下内容：步骤一，铺设缆式线型感温火灾探测器，分别将线型感温火灾探测器的有信号处理单元1和终端盒2设置安装在感温线缆3的两端；
步骤二，感温线缆3温度正常时，终端盒2内的调制器对光发射器一进行调制，光发射器一发出非可见光线，非可见光线沿感温线缆3传递到信号处理单元1的光接收器，光接收器接收到非可见光线后，通过比较器判断光发射器一发出的非可见，以及光接收器接收到非可见光线，两者的衰减比例，非可见光线衰减比例在正常范围内，感温线缆3处于正常监视状态；步骤三，当环境温度升高，加热感温线缆3到某一设定温度时，感温线缆3中的感温色母粒开始着色，感温线缆3中的感温色母粒着色过程如下：感温色母粒中的温度控制剂，在高温环境中利用相变化控制颜色的改变，当温度正常时，温度控制剂呈液态，使色形成剂和隐形染料分开，颜色消失，当温度升高到某一特定温度时，温度控制剂呈固态，使色形成剂和隐形染料相互接触，显示颜色；非可见光线被着色后的感温色母粒吸收、阻隔，信号处理单元1的光接收器所接收到的非可见光线严重衰减，比较器通过比较非可见光线衰减比例低于某个值时（例如：0.5%-10%），信号处理单元1通过报警电路发出报警。
35.步骤四，驱动器接收到比较器判断发射的非可见光线衰减比例低于某个值时的电信号，驱动光发射器二，沿感温线缆3的光路发射可见光，从信号处理单元1到感温线缆3高温报警点的线缆将发出可见光线，感温线缆3上未被金属薄膜包覆的磨砂段5处即可见到发光段，由于感温线缆3中的感温色母粒着色区域阻止可见光传递，可见光照射在感温色母粒着色区域发出异常光线，高温报警点至终端盒2部分的感温线缆3无法看到可见光线，由此判断显示报警异常的位置，指引维修或值班人员迅速找到报警或故障的位置，快速处置。因为感温线缆3本身没有任何电信号经过，因此线缆本身不受强磁场及电场的干扰，同时感温线缆3本身具有本质安全的特性，并可重复使用。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，包括感温线缆（3），其特征在于，所述感温线缆（3）的一端设置有信号处理单元（1），另一端设置有终端盒（2），感温线缆（3）由添加感温色母粒的透明材质制作而成，感温线缆（3）的外部等间隔包覆金属薄膜形成金属薄膜段（4），未包覆金属薄膜的线缆表面进行磨砂处理成磨砂段（5），所述信号处理单元（1）包括电源、光发射器一、光发射器二、光接收器、调制器、驱动器、分光器、比较器和报警电路，所述电源与所述调制器、比较器和驱动器连接，所述光发射器一与所述调制器和分光器连接，所述光发射器二与所述驱动器和分光器连接，所述比较器与所述光接收器以及驱动器和报警电路连接，所述终端盒（2）内部设置有反射器；所述电源给所述调制器供电后，调制器调制出相应频率的光信号，光信号通过所述光发射器一发出非可见光，并通过所述分光器沿所述感温线缆（3）导向所述终端盒（2）的反射器，非可见光经终端盒（2）的反射器沿感温线缆（3）反射至分光器后，由所述光接收器接收并进行光电转换，通过比较器判断感温线缆（3）前后非可见光的衰减程度，判别感温线缆（3）的受热程度，当非可见光衰减到预先设定值，比较器发出电信号，分别给所述报警电路和驱动器，由报警电路对外输出报警信号由驱动电路驱动所述光发射器二发出可见光，点亮磨砂段（5）。2.根据权利要求1所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述信号处理单元（1）的另一种设置方式包括光接收器、电源、驱动器、光发射器二、比较器以及报警电路，所述终端盒（2）的另一种设置方式包括电源、调制器和光发射器一。3.根据权利要求2所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述电源与所述驱动器和比较器连接，所述比较器与所述报警电路及驱动器连接，所述比较器与所述光接收器连接，所述调制器与所述电源及光发射器一连接，所述光发射器二与所述驱动器连接，所述比较器与调制器之间通过信号线连接。4.根据权利要求1所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述透明材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚酯和聚酰胺中的任意一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述感温线缆（3）上的金属薄膜段（4）和磨砂段（5）均匀间隔设置，所述金属薄膜段（4）间隔距离为0.05米，所述磨砂段（5）间隔距离为0.45米。6.根据权利要求1所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，其特征在于，所述感温线缆（3）的另外一种制备方式是采用添加所述感温色母粒的二氧化硅导光的材料，经注塑和挤出制备而成。7.根据权利要求1所述的一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下内容：步骤一，铺设缆式线型感温火灾探测器，分别将线型感温火灾探测器的有信号处理单元（1）和终端盒（2）设置安装在感温线缆（3）的两端；步骤二，感温线缆（3）温度正常时，信号处理单元（1）内的调制器对光发射器一进行调制，光发射器一发出非可见光线，非可见光线沿透明线缆传递到终端盒（2）的反射器，并由反射器反射回信号处理单元（1）的光接收器上，通过比较器判断发射和反射的非可见光线衰减比例，发射和反射的非可见光线衰减比例在正常范围内，感温线缆（3）处于正常监视状态；
步骤三，当环境温度升高，加热感温线缆（3）到某一设定温度时，感温线缆（3）中的感温色母粒开始着色，光发射器一发出非可见光线被着色后的感温色母粒吸收阻隔，比较器判断通过分光器发射和反射的光线衰减比例低于某个值时，信号处理单元（1）的比较器发出电信号给报警电路和驱动器，通过报警电路发出报警；步骤四，驱动器接收到比较器判断发射和反射的光线衰减比例低于某个值时的电信号，驱动光发射器二，沿感温线缆（3）的光路发射可见光，从信号处理单元（1）到感温线缆（3）高温报警点的区间将发出可见光线，感温线缆（3）上未被金属薄膜包覆的磨砂段（5）处即可见到发光段，由于感温线缆（3）中的感温色母粒着色区域阻止可见光传递，可见光照射在感温色母粒着色区域发出异常光线，高温报警点至终端盒（2）部分的感温线缆（3）无法看到可见光线，由此判断显示报警异常的位置，指引维修或值班人员迅速找到报警或故障的位置，快速处置。

技术总结
本发明公开了一种带位置指示的缆式线型感温火灾探测器，包括感温线缆，感温线缆的一端设置有信号处理单元，另一端设置有终端盒，感温线缆由添加感温色母粒的透明塑料制作而成，感温线缆的外部等间隔包覆金属薄膜形成金属薄膜段，间隔部分为感温线缆的磨砂段，信号处理单元发出非可见光，经反射器反射后，被接收器接收，比较器判断非可见光途径感温线缆的衰减情况，径感温线缆的非可见光衰减至某值后，驱动器驱动发射器二发射可见光，可见光传递至感温线缆处的高温点时，被着色后的感温色母粒吸收，发出警示颜色，从而快速准确定位故障点。障点。障点。


技术研发人员：赵洪泉 邢云帆 张景元
受保护的技术使用者：享成安全科技（南京）有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/6/28