一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法及装置与流程

1.本技术属于飞机告警系统设计领域，特别涉及一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法及装置。


背景技术：

2.适航条款要求货舱或行李舱必须有经批准的、独立的烟雾探测系统，可在驾驶员或飞行工程师工作位置处给出警告。目前飞机货舱烟雾探测系统多采用双波长烟雾探测器设备，其布置原则和民用建筑相同，即保证多个烟雾探测器的保护面积总和覆盖整个探测区域。根据探测区域面积大小，可设置一个或多个烟雾探测器，该区域内只要有一个烟雾探测器报警，就输出烟雾告警信号，但这种烟雾探测系统设计虚警率高，增加驾驶员负担。民用飞机为解决货舱烟雾探测系统虚警率高的问题，常采用分组布置的方式，将货舱内n个烟雾探测器分为多组，每两个烟雾探测器为一组，邻近安装，每组烟雾探测器告警采用“与或”逻辑，多组烟雾探测器之间采用“或”逻辑，即货舱内只要有一组烟雾探测器输出告警信号，即判定该区域有火情。针对某一组烟雾探测器，当一个烟雾探测器告警，系统对相邻安装的另一个烟雾探测器进行检测，如果检测正常，则认为该组的其中一个烟雾探测器告虚警，不输出烟雾告警信号，如果检测到另一个烟雾探测器故障，则直接输出烟雾告警信号。这种烟雾探测系统设计有效提升了系统可靠性，但整个探测区域探测器设备数量翻倍，系统设计重量大。烟雾探测系统设计始终存在一些弊端。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题至少之一，本技术设计了一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法，通过合理的系统设计，一方面保证区域内选用烟雾探测器设备数量最少，同时还能实现快速、可靠的告警功能，有效解决了以往系统设计中存在的虚警率高或系统设计重量大等问题。
4.本技术第一方面提供了一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法，在飞机货舱内至少设计两个烟雾探测器，该方法主要包括：
5.步骤s1、通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；
6.步骤s2、当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；
7.其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；
8.所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
9.优选的是，步骤s1之前，进一步包括确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。
10.优选的是，步骤s2中，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值。
11.优选的是，所述设定时间在8～12s内取任一值。
12.优选的是，步骤s2进一步包括，将工作状态为故障的烟雾探测器的故障信息发送至中央维护系统。
13.本技术第二方面提供了一种飞机货舱烟雾探测系统告警装置，主要包括：
14.烟雾探测器工作状态监控模块，用于通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；
15.告警模块，用于当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；
16.其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；
17.所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
18.优选的是，所述飞机货舱烟雾探测系统告警装置还包括烟雾探测器数量确定模块，用于确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。
19.优选的是，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值。
20.优选的是，所述设定时间在8～12s内取任一值。
21.优选的是，所述告警模块进一步包括故障信息维护单元，用于将工作状态为故障的烟雾探测器的故障信息发送至中央维护系统。
22.本技术充分结合烟雾探测器设备特点和火灾烟雾流动特征，提出在防火控制盒内将一个烟雾探测设备达到告警点的状态和另一个烟雾探测设备响应值曲线达到预定趋势但未达到告警点的状态结合的方法，不仅能够有效避免虚警，还提升烟雾探测系统告警响应速度，且相比于民用飞机为降低虚警率在同一位置安装2个烟雾探测器的设计方案，系统设计重量有效减半。
附图说明
23.图1是本技术飞机货舱烟雾探测系统告警方法的一优选实施方式的流程图。
24.图2是烟雾探测系统设计架构图。
25.图3是实施例一的货舱烟雾探测布局俯视图。
26.图4是实施例二的货舱烟雾探测布局俯视图。
27.图5是防火控制盒采集单个烟雾探测器设备响应值曲线示意。
具体实施方式
28.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
29.本技术在货舱内将多个烟雾探测器设备分散安装在货舱顶棚位置，保证每一个可能着火的位置均有烟雾探测器实时监测，同时通过防火控制盒对货舱内多个烟雾探测器设备的实时监测采集和合理高效的逻辑设计判断方法，实现烟雾探测系统快速响应、可靠告警的设计目标，同时系统设计重量有效减半。
30.本技术第一方面提供了一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法，如图1所示，主要包括：
31.步骤s1、通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；
32.步骤s2、当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；
33.其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；
34.所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
35.如图2所示，至少两个烟雾探测器通过总线连接防火控制盒，防火控制盒能够监测各烟雾探测器的工作状态，如果烟雾探测器故障，其可以通过总线将故障信号发送给中央维护系统，当烟雾探测器正常工作时，其根据各烟雾探测器反馈的电压值确定是否达到告警响应点以及根据计算的电压变化率确定是否具有产生火情的趋势，结合告警响应点及趋势共同确定飞机货舱的火灾，产生告警信号，并通过总线将告警信号发送给航电综合告警计算机。
36.为了更好的理解本技术提出的烟雾探测系统告警逻辑设计方法，这里简单的介绍烟雾器设备的工作原理。红蓝双波长烟雾探测器设备内部有2个光发射管和1个光接收管，当烟雾探测器设备安装环境中没有烟雾颗粒时，烟雾探测器设备内2个光发射管的发射光绝大部分被光学结构吸收或反射，光接收管响应器上基本没有电流和电压值，当环境中的烟雾进入设备迷宫后，光发射管的光在烟雾散射作用下会被光接收管接收，从而在光接收管的响应器上产生电压值。
37.防火控制盒采集货舱内n个烟雾探测器的电压值，一方面对每个烟雾探测器响应
值进行趋势分析，并根据每个烟雾探测器响应值的大小进行告警点判断处理，最后经过综合逻辑分析处理后，向航电告警计算机输出告警信号。
38.在一些可选实施方式中，步骤s1之前，进一步包括确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。
39.该实施例中，用货舱总面积除以单个烟雾探测器设备的保护面积，计算结果取整，得到货舱烟雾探测器设备数量。特别的，如果货舱面积较小，所计算所需烟雾探测器数量小于等于1，为提升系统可靠性，考虑在舱室内安装2个烟雾探测器。针对上述计算结果，进行烟雾探测器安装布置如图3所示，将烟雾探测器设备均匀安装在货舱顶部位置，确保每一个可能着火的位置均有一个烟雾探测设备实时监测，这样可以实现任一位置着火冒烟，货舱顶部都有一个最近安装的烟雾探测器设备最先达到探测告警点。
40.通过上述方式布置的烟雾探测器，远处的烟雾探测器设备在数秒后可能能迅速感应到有烟雾情况，但不一定能快速到达探测告警点，本技术充分结合烟雾探测器设备特点和火灾烟雾流动特征，提出在防火控制盒内将一个烟雾探测设备达到告警点的状态和另一个烟雾探测设备响应值曲线达到预定趋势但未达到告警点的状态结合的方法，不仅能够有效避免虚警，还提升烟雾探测系统告警响应速度。以下分两个实施例分别说明具体的分布式烟雾探测系统告警逻辑设计方法。
41.实施例一、
42.如图3所示，货舱内布置2个烟雾探测器，当火源位置f1或火源位置f2着火冒烟时；
43.若防火控制盒在着火事件之前未监测到任何烟雾器设备故障信息，因烟雾探测器设备1距离最近，防火控制盒首先采集到烟雾探测器设备1到达告警点，此时防火控制盒实时监测烟雾探测器设备2的响应值曲线，只要监测到烟雾探测器设备2的响应值曲线达到预定的趋势，无需等待烟雾探测器设备2达到告警点，直接向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
44.若防火控制盒在着火事件之前监测到烟雾探测设备1故障，则实时监测烟雾探测设备2的响应值，若烟雾探测设备2响应值到达告警点，或者始终未达到告警点，但其响应值曲线达到预定的趋势并维持10s，则防火控制盒判定该区域有火情，向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号，并将烟雾探测设备1的故障状态发送至中央维护系统。
45.若防火控制盒在着火事件之前监测到两个烟雾探测器设备均故障，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾探测故障信号，并将故障信息发送至中央维护系统。此时该区域烟雾告警功能完全丧失。
46.火源位置f3、f4、f5、f6着火事件发生时，相应的告警逻辑判断方法与火源位置f1、f2着火时完全一致，这里不再重复说明。
47.需要说明的是，该实施例的响应值曲线达到预定的趋势如图5所示，通过电压变化率来反映，当电压变化率超过阈值时，认为响应值曲线达到了预定的趋势，在一些可选实施方式中，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值，烟雾探测器的采集周期是0.2s，一定浓度的烟雾进入探测器内部后，大概10s，电压值升高2v，因此，当上述阈值取值为0.2v/s，基本能够反映该烟雾探测器探测的区域存在火情。
48.另外需要说明的是，响应值曲线达到预定的趋势并维持10s，这里的10s即为第二告警判断逻辑的设定时间，设定时间在8～12s内取任一值，例如在备选实施方式中，还可以选取8s，或者12s。
49.实施例二、
50.如图4所示，货舱内布置4个烟雾探测器，当火源位置f1或火源位置f2着火冒烟时：
51.若防火控制盒在着火事件之前未监测到任何烟雾器设备故障信息，因烟雾探测器设备1距离最近，防火控制盒首先采集到烟雾探测器设备1到达告警点，此时防火控制盒实时监测其他烟雾探测器设备的响应值曲线，只要监测到任一个烟雾探测器设备的响应值曲线达到预定的趋势，无需等待该烟雾探测器设备达到告警点，直接向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
52.若防火控制盒在着火事件之前监测到烟雾探测设备1故障，则实时监测其他3个烟雾探测设备的响应值，当防火控制盒监测到其中一个烟雾探测器响应值达到告警点，则实时监控分析另外2个烟雾探测器设备的响应值曲线，只要有一个烟雾探测器响应值曲线达到预定的趋势，无需等待该烟雾探测器响应值到达告警点，直接向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号，并将烟雾探测器设备的故障状态发送至中央维护系统。若防火控制盒在未监测到任何一个烟雾探测器设备响应值达到告警点之前，监测到有2个烟雾探测器响应值曲线达到预定的趋势，且任意一个维持时间能达到10s，则直接向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号，并将烟雾探测器设备的故障状态发送至中央维护系统。
53.若防火控制盒在着火事件之前监测到3个烟雾探测器故障，则仅剩的那一个烟雾探测器设备响应值到达告警点，或者始终未达到告警点，但其响应值曲线达到预定的趋势并维持10s，则防火控制盒判定该区域有火情，向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号，并将烟雾探测器设备的故障状态发送至中央维护系统。
54.若防火控制盒在着火事件之前监测到4个烟雾探测器故障，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾探测故障信号，并将故障信息发送至中央维护系统。此时该区域烟雾告警功能完全丧失。
55.火源位置f3、f4、f5、f6、f7、f8、f9着火事件发生时，相应的告警逻辑判断方法与火源位置f1、f2着火时完全一致，这里不再重复说明。
56.本技术第二方面提供了一种与上述方法对应的飞机货舱烟雾探测系统告警装置，主要包括：
57.烟雾探测器工作状态监控模块，用于通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；
58.告警模块，用于当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；
59.其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；
60.所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。
61.在一些可选实施方式中，所述飞机货舱烟雾探测系统告警装置还包括烟雾探测器数量确定模块，用于确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。
62.在一些可选实施方式中，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值。
63.在一些可选实施方式中，所述设定时间在8～12s内取任一值。
64.在一些可选实施方式中，所述告警模块进一步包括故障信息维护单元，用于将工作状态为故障的烟雾探测器的故障信息发送至中央维护系统。
65.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法，在飞机货舱内至少设计两个烟雾探测器，其特征在于，所述方法包括：步骤s1、通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；步骤s2、当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。2.如权利要求1所述的飞机货舱烟雾探测系统告警方法，其特征在于，步骤s1之前，进一步包括确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。3.如权利要求1所述的飞机货舱烟雾探测系统告警方法，其特征在于，步骤s2中，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值。4.如权利要求1所述的飞机货舱烟雾探测系统告警方法，其特征在于，所述设定时间在8～12s内取任一值。5.如权利要求1所述的飞机货舱烟雾探测系统告警方法，其特征在于，步骤s2进一步包括，将工作状态为故障的烟雾探测器的故障信息发送至中央维护系统。6.一种飞机货舱烟雾探测系统告警装置，其特征在于，包括：烟雾探测器工作状态监控模块，用于通过防火控制盒监测各烟雾探测器的工作状态，所述烟雾探测器包括故障或有效两种工作状态；告警模块，用于当所述飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当所述飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；其中，所述第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号；所述第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者虽然未达到告警响应值，但电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则向航电综合告警计算机输出货舱烟雾告警信号。7.如权利要求6所述的飞机货舱烟雾探测系统告警装置，其特征在于，所述飞机货舱烟雾探测系统告警装置还包括烟雾探测器数量确定模块，用于确定飞机货舱所用的烟雾探测器数量，具体包括：根据烟雾探测器的保护面积以及飞机货舱总面积，计算所需的烟雾探测器的设备数量并进行飞机货舱全覆盖的最小烟雾探测器的布局，当计算的烟雾探测器的设备数量小于等于1时，在飞机货舱内布置两个烟雾探测器。
8.如权利要求6所述的飞机货舱烟雾探测系统告警装置，其特征在于，所述阈值在0.1～0.3v/s中取任一值。9.如权利要求6所述的飞机货舱烟雾探测系统告警装置，其特征在于，所述设定时间在8～12s内取任一值。10.如权利要求6所述的飞机货舱烟雾探测系统告警装置，其特征在于，所述告警模块进一步包括故障信息维护单元，用于将工作状态为故障的烟雾探测器的故障信息发送至中央维护系统。

技术总结
本申请属于飞机告警系统设计领域，特别涉及一种飞机货舱烟雾探测系统告警方法及装置。该方法包括：当飞机货舱内至少存在两个烟雾探测器有效时，执行第一告警判断逻辑，当飞机舱内仅存在一个烟雾探测设备有效时，执行第二告警判断逻辑；第一告警判断逻辑包括：当其中一个烟雾探测器达到告警响应值，其它烟雾探测器的电压变化率超过阈值，或者其中两个烟雾探测器的电压变化率超过阈值，则输出货舱烟雾告警信号；第二告警判断逻辑包括：当有效的烟雾探测设备达到告警响应值，或者电压变化率超过阈值且持续设定时间以上，则输出货舱烟雾告警信号。本申请实现了烟雾探测系统快速响应、可靠告警的设计目标，同时系统设计重量有效减半。同时系统设计重量有效减半。同时系统设计重量有效减半。


技术研发人员：王娟 张金明 张沛
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/6/27