防患于未燃!Nuvoton ML51+Neoway N305智能烟雾探测方案

基于市场上目前传统烟感采用单管LED做烟雾识别, 传统的方式时而造成水气与灰尘的干扰造成火灾报警器误报,时至今日市面上仍充斥着误报频繁的火灾报警器, 在众多非家庭式传统烟感的运用上远远无法满足环境运用的要求。 精准识别烟雾来降低烟雾报警器误警示是目前多种行业项目必要的条件, 在国家大举发展新基建的同时, 大型的储能设备、充电桩、电力基站等设备,国家工信部陆续出台关于设备的智能监控与火灾警报的国家标准。烟雾识别的困扰克星水气、灰尘,我们克服了。为了准确识别烟雾,新拓电子和品佳电子联合推出了,MCU+NB Iot+多光路的MEMS传感器的智慧火灾烟雾报警器。该方案主控采用新唐的低功耗单片机ML51,采用多光路烟雾识别模块方式可有效辨别水气、灰尘与油烟等非火灾烟雾,可有效避免烟雾感测器误警报与漏警报的情况,达到真正的火灾烟雾侦测,并搭配了Neoway NB-IoT无线模块N305,基于物联网、大数据存储和分析、云计算、移动互联网,结合火灾探测报警行业特征,突破传统单一产品的销售模式,拓展全新服务渠道,提供系统化综合报警方案。

ML51是这个系统的主控,ML51是一颗新唐的低功耗8051深度睡眠的情况下功耗可以达到1uA以下,任意IO中断或者LIRC中断都可以将MCU从深度睡眠中唤醒,ML51的24MHz的主频可以满足烟雾探测算法流畅;N305是Neoway的一个NB Iot模组,模块在入网之后的电流只有3uA,MCU将烟感状态传给通讯模块N305, N305再跟上层平台对接。多光路传感器,除了传统的红外LED外, 另外运用更多光线的折射、散射与透射等方式来针对烟雾体积、浓度等资讯做更多的采集,提高烟雾识别准确率。

整个方案是电池供电,会对电池电压进行检测,相关代码如下图:



在报警状态下,按键起消音作用,消除声报警以及光报警:


报警声音的初始化如下图

  1. ML51 特点
    (1)内置Flash的增强型1T 8051内核微控制器,正常运行模式典型功耗可达80μA/MHz以及休眠模式下功耗可低于1μA;
    (2)此系列最高速可达24 MHz,并内置4 kHz低速内部振荡器;
    (3)支持宽电压工作范围1.8V至5.5V,工作温度:- 40℃至105℃;
    (4)ML51备有丰富的外设,如7个通用I/O、2组串口、1组ISO-7816界面、2组I²C与1组SPI。
    2. N305 模块特点
    (1)是超低功耗 ,广域覆盖 ,外围电路 简单 ,客户易于开发,适合用于低速率低功耗的物联网通讯设备。
    (2)该模块采用 44 PinL CC, 14 Pin LGA 封装 ,外型尺寸仅为 17.7 mm*15. 8 mm*2. 2 mm结构基本上能够满足大多数客户对空间尺寸的要求。
    (3)网络类型Cat NB1,频道配置HD-FDD: B3,B5,B8。
    (4)N305模块采用移芯 EC616 平台,将电源模块,基带模块,存储模组和射频模块集成于一块芯片内,极大程度简化了外围电路。
    3.多光路的MEMS传感器与传统光电检测传感器比较
                                                     

 

传统分立式光电检测

新一代智能新型光电

检测方式

独立式红外LED + 独立式蓝光LED

集成式光电模块

适用范围

适合用于测量小颗粒

通用于测量各式颗粒

比较

检测慢燃/阴燃火源的效果不佳

烟雾侦测反应时间较长、烟雾识别效果差

烟室可有效增加响应时间

烟雾侦测反应时间短烟雾识别效果佳

产品功耗

功耗大

功耗小

适用体积

检测空间较小

检测空间较大

适用性

终端产品运用局限

终端产品运用适用性广

控制板面积

面积大

面积小

 

     新拓电子有限公司是NUVOTON/芯唐公司官方授权的IDH设计中心,是一家专业提供单片机及传感器智能应用开发推广、软硬件支持服务的高科技公司,公司拥有单片机软件、硬件、智能控制管理等强大的研发技术和服务队伍,专注于多种传感器应用与光电等微弱信号处理技术及模式识别算法,为客户终端产品提供模块化方案,所推广的专业、实用、智能、互联、安全的产品和方案已在各领域取得骄人的成绩,得到半导体原厂的支持和认可,并和众多行业知名客户形成战略合作。商业模式主要提供客户以高效率烟室搭配烟雾识别模块方式供应与制造厂家,并提供相应的烟雾识别结果与技术支持,协助客户落地相关的终端产品,以达到M to M的模式协助客户规划整体的消防系统与动力锂电池失效监测系统,提供生命与财产最佳监控与保护。新拓电子首先在消防烟感探头市场布局,携手业界资深专家,与一家国内一线厂家展开合作。进行模块在新一代烟感探头的设计,终端客户已采用新拓电子模块在新一代NB-IoT烟感侦测器上并通过国家CCCF消防认证,实现批量生产。

 

场景应用图

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产品实体图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

(1)高精准识别下列形态:纸张燃烧、木头燃烧、阴燃烟雾、阴燃聚氨酯、烹饪、水气干扰烟雾、灰尘、昆虫等干扰 (2)模块符合UL217v8认证、已通过国内消防CCCF检测认证 (3)少误报、不漏报 (4)提供自有专利烟室(迷宫)使用授权 (5)独家自有专利算法 (6)独家自有专利算法

方案规格

1. 主板待机工作电流 <5µA (不含无线模块) 2. LED指示灯: ① 正常工作时指示灯不亮,报警时闪亮 ② 初始化成功后,指示灯闪 ③ 电池检测指示灯  可根据需求定制相关规格 3. 语音/报警声响>80DB 4. 使用环境:温度:-10℃~+85℃ 5. 通讯串口式通用透传无线模块 (NB-IoT、LoRA、BLE、ZigBee、 WiFi…) 6. 交钥匙模式的应用解决方案,保姆式的试产及批量服务支持 7. 软硬件双重加密,确保客户核心技术安全