[发明专利]侦测空气悬浮微粒值的早期火灾预警系统

说明书

本发明是一种侦测空气悬浮微粒值的早期火灾预警系统，其主要是由感测模块、微控制模块、及显示设备所组成，整体结构上相当简单，通过感测模块侦测悬浮微粒浓度值的上升曲率进行比对，在悬浮微粒发生异常时发出警示讯息提醒环境区域内的使用人员，使环境区域内的使用人员迅速发现起火位置，可迅速完成初期灭火等防灾功能。另外，本发明通过云端处理单元数字化调整临界值的设定，取代人工调整的方式，让使用人员依不同环境的需求做适当的因地制宜调整，有效减省人力作业成本、提升操作效率，并且降低火灾发生次数及保护生命财产安全的目的。

技术领域

本发明关于一种火灾感测系统，特别是一种侦测空气悬浮微粒值的早期火灾预警系统。

背景技术

依据火灾调查报告显示，绝大部份的住宅火灾的死亡是因吸入烟雾，而不是被明火烧死。而且大约三分之二的火灾死亡是发生在夜间人们睡觉的时候。由于现代建筑的复杂化与大规模化，面对火灾的发生，若可以在最短时间内发出正确的警报，并进行灭火与避难行动，可减低灾害灾情。火灾的发展分为四个不同阶段：酝酿(燃烧前)、可见烟雾、产生火焰和高热阶段，火灾由产生火源开始闷烧转变到发焰起火而产生高热的这段时间是非常关键的。在这段时间内有两种可能的情况：一是情况持续恶化，进而发起明火、或者采取行动，找出火源，制止火灾的发生。火灾初期在尚未发展成明火的阶段具有缓慢发展并伴有显著烟雾的特性，因此在火灾闷烧的酝酿阶段提供了更多的时间与机会来早期侦测并控制火灾的发展。

火警警报系统为整个主动防火系统(侦测、灭火与避难导引)的前哨，而火灾行为的探测可依据火灾发生与成长过程不同阶段产生的物理、化学反应所伴随的元素，诸如：不可见烟(热释粒子)、可见烟、火焰、热等，因此不同的探测技术的选用须考虑被保护空间的特性与需求。防患火灾的设备负担着人类生命财产安全的重要使命。其最重要的功能，是要尽早于火灾发生之时，依靠准确的传感器检测讯息。在初级阶段的发现与通报火灾状况及初期灭火行动对生命财产的维护是最重要的阶段。

依据学者F.W.VAN LUIK研究，当物质受热超过其材质能承受的临界点(又称为热崩溃点，Thermal Particulate Point)时，将导致化学键结的破坏，造成材质分解裂化，因而每秒释放出数以千亿计的不可见次微米粒子(约0.002μm)，在短时间内，单位体积粒子数量瞬间即可超出500,000颗/立方厘米。当该物质持续受热达到燃点时，即开始转变产生碳粒子(即所谓的可见烟雾)，粒子颗粒尺寸也逐渐变大，并开始燃烧。从材质分解到烟雾开始产生之间的阶段，称之为“极早期火灾”阶段。

因物质先遇热源而热分解出现热释粒子，再产生可见烟，然后再产生火焰、高温，所以美国消防协会(National Fire Protection Association，简称NFPA)NFPA76定义“极早期警报火灾探测系统”中“低能量火灾现象”的解释，“火灾极早期”阶段的现象可采用“不可见的热释粒子”及“烟雾”来代表。

由于火灾初期，烟雾颗粒，粒径较小，传统虽有光电式与离子式两大类烟雾探测器动作，但因非采用主动抽气的方式，而被动地等待含燃烧生成粒子扩散到达探测器本体，并必须具备足够动能进入侦测腔室，达到一定浓度才能探测出并发出警报，但此时通常在火势已经成灾、产生明火不可收拾后，才侦测到烟雾，这时已经造成重大的人员伤亡及财产损失，已无法达到早期侦测功能。

此外，传统烟雾探测器采用“导通/断路(ON/OFF)”两段式设计方式而非“多阶段通报门坎”(Multiple Alarm Thresholds)，一律配置在天花板下面，对于防护区域内气体流速或气流无法到达的空间(如高屋顶或挑高天花板)，其反应时间及灵敏度更差，基本上这种传统烟雾探测器仅能侦测到大量的浓烟或烈焰造成的高温，而无法在火灾极早期阶段侦测到异常现象，再加上其灵敏度是人工事先设定，不可调整及多阶段设定，加上此时若受信总机只知道探测火警发生的区域，其无法精确定位出火灾发生的位置，不具备寻址能力，无法满足智能化防灾系统的要求。