随着家庭装修的现代化和电气化， 火灾以及煤气中毒现象越来越容易发生，并且也越来越不易控制，而且发生火灾时所产生的有毒气体也更加危害人们的身体健康和社会环境。在现代化的城市里，家庭已不是有血缘关系的几个人的组成这一概念，在消防学的概念里，它已和楼栋以及整个社区交织在一起，因为一家失火，万人受灾，它们的联系可想而知。因此在家庭安全方面， 人们不得不整日提心吊胆，从而更期望有高性能的探测器能够保护他们生命和财产的安全。
1．概述 本文试图寻找一种完全不同于现有探测技术的新探测技术，以更可靠的探测到火灾，以及危害人民生命的CO浓度含量，更有效的保护生命和财产的安全。
从大量物质燃烧产生的气味中，我们可以“嗅”到CO气体，通过研究，发现CO和烟粒子的产生有着某种互补现象，正是从这一现象中，导致了CO火灾探测新技术的产生。其实，这种现象的研究，在国外已经进行了十多年，并在最近取得了理论和实际应用的突破。可以说，我国在这方面的研究才刚刚起步，还需要做大量切实的基础性工作。与此同时，我们还注意到每个冬季，在我国城市，特别是北方城市家庭之中，都会发生很多煤气中毒的案例，其中原因很多，但主要原因是缺乏一种高性能的探测煤气中CO浓度含量的手段，因为我们国家还在大量使用管道煤气、或直接使用煤炭，这些都直接或间接的导致了煤气中毒事件的发生。因此在研究 CO火灾探测器的过程中，我们试图利用探测CO浓度含量的气敏元件的特殊性能，探测到危害人体的CO，提前给出警报提示。使人们能够从煤气中毒的恐惧中解脱出来。在研究欧洲实验火TF5和TF6的特性后，我们又给自己提出了新的问题，因为这两种物质在燃烧后所产生的CO气体含量很低，分别为 23ppm和18ppm。在某些特殊场合，如煤气站或没有充分燃烧的煤炉等，CO含量与此相当，但是这两种物质在燃烧时不是产生大量的浓烟，就是产生大量热量，即使在燃烧的早期，烟雾浓度和环境温度的变化也很大，因此我们引入光电感烟、二极管感温以及电化式感气三复合技术，以期提高火灾探测性能， 达到扩展火灾探测范围、提高探测灵敏度和实现零误报的目的。
我们把光电感烟火灾探测、CO超浓度探测和温度探测技术复合在一起， 也是对目前火灾探测领域在多元复合探测方面的一个新的补充、说明我们的火灾探测不但要关注火的情况，更要以人为本，更多的解决对人的安全保护，CO超浓度探测正是以此为根据走上了与火灾探测复合的道路。
在我们研究SH9933三元智能探侧报警器的过程中，还同时对其探测火灾的灵敏度做了背景调查，如火灾类型房间通风和安装位置的影响，可能的误报源等。另外，对CO火灾探测器耐不同工作环境影响的能力也进行了实地调查，还对典型和极端的安装部位做了大量的验证性实验，系统考核了SH9933三元智能探测报警器保护生命和财产的可靠性。
2．SH9933三元智能探测报警器的研究 在我们的记忆中，总是留存有火灾的气味。正是对火灾气味的研究，把物质燃烧产生的CO气体引入了火灾探测领域，这是火灾探测的一个突破。在考察研究物质的燃烧时，注意到几乎每种物质均要产生不充分燃烧的CO气体，在阴燃或闷烧阶段的火灾更是如此。我们知道CO气体比空气轻，扩散性比烟雾强，特别是许多常用感烟方法的误报源并不产生CO气体，因此将CO传感器引入火灾探测，构成复合火灾探测器，既可以实现火灾的前期报警，又能极大的改善报警性能，减少误报，同时还极大的扩展了火灾的探测类型，能够均衡地探测到几乎各种火灾。
我们从下表中可以看到欧洲实验火结束时的CO浓度值：实验表明，几乎所有火灾都会产生一氧化碳气体，大多数欧洲实验火的CO浓度均超过正常大气中甚至是CO浓度较高场所的含量。由此得出结论：将CO传感器引入火灾探测器可以大大提高火灾探测的性能。
实验火 TF1 TF2 TF3 TF4 TF5 TF6 TF7
CO（ppm） 38 105 230 45 23 18 31
由于光电感烟和感温探测火灾的技术已经相对成熟，我们公司也有高性能的SH9432系列产品面市，同时，可燃气体探测技术也起步较早。因此SH9933三元智能探测报警器的关键就是CO探测技术和火灾探测复合算法的实现。下面具体就这两个方面进行阐述，并对硬件原理做一简要说明，最后对通信适配器技术进行了技术探讨。
CO传感器种类很多，目前主要应用在火灾探测方面的有电化式和电热式两大类 。考虑到探测的性能以及常态功耗两方面的因素，SH9933首先选择了电化式CO传感器，它能够高线性的探测到大范围的CO气体，响应时间很短， 而且功耗低，不受其它气体以及环境变化的影响，可以很好的满足UL2034标准和可燃气体国标意见稿。它的特殊三元复合探测功能，使它能在几乎各种防火工程中得到应用。
电化式CO传感器的电化学原理示意图如图1所示： 将两个电极插入到电解质中，CO分子与水在一个电极上发生反应，并产生二氧化碳、氢离子和电子，氢离子在另一电极与氧气发生反应产生水分子。实际的反应是CO与02反应产生C02， 同时一个电极得到2个电子，另一电极 失去两个电子，由此在两个电极间产生电子流。电化式CO传感器正是靠输出正比于CO扩散气体浓度的电流准确的探测到环境的CO扩散浓度。
微处理器精确控制输入、输出模块的电源，我们采用了特殊应用器件和电路设计，保证了整个电路的微功耗。另外我们还在软件中进行了处理，让基本功能电路以特定的工作模式进行工作，从而大大降低了整机功耗，经实测整机平均工作电流小于100uA，这样的工作电流保证了一节高能理电池能够稳定的工作近30000小时。CO火灾信号、烟雾信号、温度信号以及CO浓度信号经放大和模数转换后被采集到微处理器进行智能化处理，给出早期火警信号和CO毒气警报。同时系统还对所有重要部件的工作情况进行了监控，一旦功能电路出现故障可及时报警维修，以防带病工作。
对于早期CO火灾信号、光电感烟信号、环境温度信号以及CO超浓度信号，采用一般门限比较方法进行火灾判断根本不可能实现预期的目标。在实际设计中，我们应用了多输入变量复合偏置滤波算法以及多输入变量的平滑响应技术，它是将单输入的偏置滤波算法扩展到了多输入条件，使滤波器可以综合多种火灾信号特征进行火灾危险程度的判断，因而具有很高的探测效率和可靠性。
我们总体上仍采用神经网络与模糊系统相结合的火灾复合探侧算法。这里用前馈型网络结构，输入信号经过预处理，再进入神经网络作进一步处理， 神经网络的输出再进入模糊系统，经模糊逻辑判决后输出判决结果。
火灾探测信号处理主要是利用模糊神经网络进行，整个探测系统的信号处理部分还包括了火灾参数提取、滤波模糊化以及模糊判决等，传感器获得火灾参数的模拟量不直接作为神经网络的输入，而是规一化到[0，1]区间。预处理部分还包括采用修正趋势算法提取趋势特征， 对要计算趋势特征的变量进行低通滤波，保留信号的轮廓，再进行趋势提取。模糊逻辑火灾判决器对神经网络的输出进行二次判决，给出报警与否以及报警类别的判决结果。在实现火灾的复合报警之外，SH9933还可以实现CO超浓度报警。
在研究SH9933的过程中，为了使家庭在无人时能够把火灾或其它警情及时通知家人、紧邻或直接拔通119、110 等应急电话。我们提出了无人监控的概念，采用了双绞线通信和无线通信等两种新模式，它们均通过适配器与电话直接连通，实现在出现火情时自动拨打预先设定的手机号码或紧急电话的功能。
SH9933三元智能探测报警器采用高能理电池供电，含有多个传感元件， 探测独立浓度、CO火灾信号以及CO超浓度的变化量大小和快慢，经过模糊和神经网络处理，及时通过双绞线或以无线的方式传送给适配器以作进一步的处理。
SH9933三元智能探测报警器经常向适配器发出短的传输。这种约持续1/8秒的数据传输将包含编号、器件状态、查错算法，环境参数变化等。为了扩展多探测器集成，每个探测器都自有内务编码以示区别。
另外，SH9933三元智能探测报警器探测到故障状态(电池电量降低、器件拆除、内部故障)或火灾状态时，传感器将立即把这个信息发送到适配器。探测器以随机模式多次发送该信息，以保证该信号与其他传输不发生冲突。一旦常规传输被漏掉，适配器将标记一个故障。当无线适配器收到故障信号时，便进行处理，并决定是否发送信息， 启动系统上的其他设施，比如声光报警、拨号呼叫、联动启动等。
在与适配器进行无线通信时，必须要考虑到信号的干扰。的确，有些无线设备时常用无线报警设备的相同频率发射。如果干扰信号的强度特别高，则能堵塞无线报警系统。在设计中， 考虑如果出现堵塞，就让无线报警系统产生一个故障。
3．应用 盛华SH9933有自成系统的SH9933基本型、用双绞线与适配器相连的SH9933A型和通过无线方式与适配器通信的SH9933B型三类。盛华SH9933基本型安装简便，只需将其固定在墙上或天花板上(离地面高度＞2m，距热源 ＞2m)，不需连接任何导线。
SH9933A及SH9933B可通过电话自动报警，其安装方式如下：SH9933A有线报警型探测器的安装与独立式相同，通信接口的安装如图2A所示：
SH9933B型无线报警型探测器的安装与基本型相同，通信接口的安装如图2B所示：
目前，盛华3H9933系列三元智能探测报警器均已批量生产，并全面推向市场。它不但能灵敏的探测到家庭煤气的泄漏，还能无误报的报出几乎各种燃烧的早期火灾。在几例普通家庭和防火工程中都得到了极佳验证。
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