标签: 灭火

现在快速发展的社会，我们都很浮躁。大家都基本贴上了急功近利的标签。市场总是变化的，当看到一个方向有利可图的时候，大家都会像潮水一样涌向那边。于是乎，市场总是逼着研发快速出产品。所以现在的产品开发周期短，成本要求低，客户体验好，质量把控严。这些标准对技术工程师的要求也越来越高。殊不知，做产品是一门工程学，一个好的产品也是“十年磨一剑”的。历数那些留在人们心中的品牌产品无不是经过多少年慢慢磨练出来的。这不故事就是由此来的。 给客户做的一个产品还有一个月就要量产了，突然接到上级通知，产品里的一个模块需要切换供应商。虽然产品开发的流程与制度，那些条条框框都摆在那，但是领导的一句话，所有的这些都会变成扯淡。只有硬着头皮，顶着一个月的压力，撸起袖子开干。模块与我们产品的接口是不能变的，只需做一个同样尺寸的模块，就可以满足要求。所以自己评估下硬件工作量也不是很大，软件自己评估了下也可行。 参考芯片的datasheet，做好原理图，发给原厂FAE ， check后做了修改，就开始lay板了。开始还进展顺利，PCB出来，贴片完成，把新模块贴到机器上，交给软件调试了。软件与我们不在一起，机器寄给他们调试，一个多星期后，发过来个版本说可以测试。离导入量产只剩下半个月了，只能抓紧时间测试，期待尽早发现问题，不然，等到量产时候如果有问题自己只有哭了。 测试了几次，问题就来了。发现偶尔机器上电，这个模块的功能点击应用没有反应。查软件，发现在没有反应的时候，软件I2C读取芯片里面的寄存器，却读不到数据。硬件开始查模块AVDD3.3V和DV33供电（开始只测试了模块的22个PIN脚信号）,未发现异常。测试了复位信号RESET#,复位时间也满足要求。继续测试，每次I2C上也有数据发给模块，但是异常时候却收不到模块应答。苦苦思索，没有答案。 继续测试，发现模块不是每次起不来。如果断电久一点，再上电，模块就起不来，但是如果断电后马上上电，模块就会OK。貌似发现了攻城的突破口，一丝激动。应该与上电时序有关系。马上查datasheet，查找芯片的上电时序。一瓢冷水突然泼过来，芯片有好几个引脚供电，但是没有上电时序的详解，打电话问FAE,了解到这个芯片也是第一次开始量产，目前规格书确实没有上电时序的介绍。天啊，这芯片尽然在我们这开始量产，而且还在这么短的时间，顿时没有了信心。懈怠了会，只有继续，谁让咱们是做技术的。做技术和当兵一样，技术工程师如果怕问题和当兵的怕打仗没啥区别，量产前发现的问题逃避不解决，就如战场上的逃兵。 只有继续用示波器对比测试芯片各个电源引脚断电后马上上电与等会再上电看看电源引脚上有无异常。开始怀疑某个电源必须先上电才行，因为断电后放久一点再上电异常，断电后马上上电OK。过一段时间后应该是某电源上有电容放电完了，而马上上电上一次电容上的电荷还没有放电完毕，立刻再上电相当于提前上电了。顺着这个思路继续与FAE用示波器测试，果然不出所料。 此芯片需要3.3V和1.8V 2种电源。LDO2_EN,DCVDD1和DBVDD1我们用模块引脚的3.3V直接供电，而LDO_IN我们用3.3V在模块上通过LDO转换过来的。LDO2_EN通过100K上拉电阻连接到3.3V。继续测试发现在LDO2_EN有猫腻。芯片异常的时候，LDO2_EN有0.9V电压，而芯片正常时候，LDO2_EN有3.3V电压，估计0.9V电压偏低无法使能LDO2，所以芯片不能正常工作。示波器继续抓取波形： 继续抓取Power on 与 Power off波形如图4： 原因慢慢露出水面，可能LDO_IN要比LDO2_EN先上电，因为每次断电后立即上电，此时LDO_IN discharging time 小于5 秒，LDO_IN电压还有近400mv，此时芯片上电每次都正常。为了验证，继续做通断电实验，示波器再抓取波形： 为了验证，从模块外另外找到一个比模块3.3V先上电的1.8V电源，飞线到LDO_IN,做通断电实验，发现每次OK。不管什么时候上电芯片都正常工作。奋战到这一步，大家都欣喜不已。抓紧再验证了2台机器，通断电实验，也是每次OK。到此刻，大家才确定算找到了原因，下一步就是找到最优化的解决方案,最小化的改动PCB板，最低成本的解决问题，最短时间的导入。 讨论后，决定在板上增加2个三极管控制，用LDO_IN 的1.8V使能3.3V后得到LDO2_EN的3.3V,这样保证LDO_IN_1.8有电压后，才会有LDO2_EN的3.3V。其它地方没有做改动。改PCB板后，立即回来焊接了10PCS,装了10台机器，做通断电实验没有发现此问题了。终于在量产前解决了这个硬件的BUG。 晚上的加班测试，分析，直到最后有了初步定论后大家都身心疲惫，看看时间已经是凌晨3点多。晚餐为了节省时间，大家点的外卖麦当劳。回到家，洗漱后，看看窗外，黎明的曙光已经照射进来。不管怎么问题总算解决了，可以安心的睡觉了，也许下一个灭火的战斗还在等待这我，但是我们还是要及时总结，避免这样的问题再次发生。 总结一下，在我们设计的时候，每一个细节还是要确认好，上电时序是最基本的要求，一定要按照datasheeet来设计。顺便说一下，后来FAE联系了芯片原厂，芯片也确实有这样要求，只是在datasheet上没有体现。虽然没有体现，但是作为工程师做设计，这些基本的考虑是我们必须要主动确认好的。一个小小的疏漏，导致你可能奋战一个通宵。如果在量产后再发现，后果会更严重。以此为教训，分享出来给大家，希望大家以后在做设计的时候都注意。同时我们还必须注意夯实自己的基础，即使时间再紧张，基础不能丢，很多时候出问题都是因为基础不扎实引起的。

  本文链接： http://rf.eefocus.com/dongxl/blog/12-09/285125_d6a40.html   摘要 灭火是人类职业中最危险的工作之一。这种危险性存在很多种因素，如具体地理位置不确定、面积尺寸不清楚以及火灾的传播方向不明确。 利用无线传感器网络对其监控是一重要措施，可降低危险性，这样协助灭火人员以及消防员就能迅速灭火。另一方面，对于火灾发生原因，提供有力的调查，如是否是恶意制造。     引言 在日常生活中，仅仅模糊地知道火灾的位置、大小以及扩撒情况的消防员，面对有生命危险的情况下，正试图灭火。最关键的一个因素是由于火灾情况的缺乏而导致。当前的火灾报警器仅仅是通知我们火灾的发生，而火灾的位置、扩散方向的信息，他们提供很少或者压根没有。这种系统是可以提供火灾的位置，它是由嵌入在基础设施建筑的供电电缆中驱动。因此，一旦发生火灾，所有的信息都会丢失。   虽然，火灾扑灭以后，消防员的生命危害性已经显著降低，但是对于火灾调查员来说，问题依然存在。很多时候，已被扑灭的火灾的发生的原因和传播的方式往往是很难确定的。在许多情况下，一个火灾调查员必须依靠他所目击的消防员行为。当火灾首次被发现时，观察消防员的个人反应以及与火灾作战的情况。在进入火灾现场之前，任何能够向消防部门或者火灾调查员提供火灾情况的系统都是有用的。这个项目面临着各种挑战，既要部署使用无线传感网络的初始检测火灾位置，又要解决随后火灾蔓延建筑的情况。   无线传感网络     自从知道无线传感器网络可以用来帮助消防员进行灭火以后，我们首先必须了解一些关于无线传感器网络的知识，如它们是如何工作、它们的性能和局限性。       无线传感器网络（WSN）是一个由大量小型独立的传感器节点或者微粒组成的网络。它们融合了硬件、软件和编程方法三种信息技术 。无线传感器网络 可以应用于各种监测系统，如栖息地环境的监测、室内气候控制的监测；事物监控（结构监测、设备状态维护监测）；事物与事物之间以及周围环境的监控；紧急响应、灾害管理和医疗等。大多数的监控系统可以分为两类：数据采集和事件监测。   在无线传感网络中，每个微粒是一个独立的单位，这个单位是由一个电源（一般电池）、一个通信设备（无线电收发器）、一个传感器或者多个传感器、多个模数转换器（ADC）、一个微处理器和数据存储器组成的 。微粒以自组织的形式进入无线网络，微粒上的数据传送到临近的微粒，直到传送到目的地才停止（图1）。         图 1  平面网络的例子     就进程处理的速度、存储容量以及通信带宽而言，每个微粒都有一定的限制性。此外，它们的使用期是由他们存储电的能力决定的 。这些限制是一个重要的因素。在设计和实现特定程序的无线传感器网络之前，必须加以解决。   数据收集和事件检测 如上述所述，总体而言无线传感器网络可分为两种类型：数据收集和事件检测网络。在许多应用中，数据收集是目标，传感器可能是要求每天在固定的短时间内收集数据。在这种情况下，大多时间传感器节点因处于睡眠状态而节省电力。然而，一个无线传感器网络是用来事件检测的，如检测火灾点。首先考虑到，传感器节点必须保持运作，而消耗它们宝贵有限的电力 。   无线传感器网络的硬件设计    各种硬件和工具可以用于部署和测试无线传感器网络。简要的描述如下。   传感器节点设计   目前最受欢迎的一个研究平台Mica2平台，该系统的传感器节点电路如图2所示。它使用TinyOS(TOS)的分布式软件操作系统，有一个325或者868/916 MHz多渠道的无线电收发机和一个扩展的连接器，可用于光、温度、湿温相对度、气压、加速度/地震、声学和电磁传感器领域 。图3显示了Mica2平台的应用 ——标准室内注塑成型的外壳。     图 2 ： Mica2 传感器节点      图3：Mica2平台的应用 ——注塑成型的外壳   TinyOS (TOS) 传感器节点的有限处理能力是不能使用标准的操作系统。因此，传感器节点使用TinyOS系统。TinyOS系统是加利福尼亚大学伯克利分校开发的开放源代码 操作系统 ，专为嵌入式无线传感网络设计，它是基于构件的架构，为每一个应用程序制定特定的操作系统 。 TinyOS 操作系统是用 nesC 写的，是一种 C 语法风格的语言 。   TOSSIM  TOSSIM是TinyOS自带的一个仿真工具。用户可以编译一个TinyOS应用到TOSSIM框架，然后在可控制和可重复的环境下进行调试、测试和分析算法 。   TinyViz TinyViz 是TOSSIM的一部分,一个TOSSIM基于Java 的图形用户界面（GUI）。TinyViz 支持一个简单的“插件”，允许用户自己编写TinyViz 模块，以便以一种与正在进行的模拟程序交互，即可视化。 考虑到现实实验成本的潜在性，这种应用于无线传感性网络的模拟器的开发，它的可行性是需要考虑的。据预期，这种额外的研究是可以实施的。   用于灭火的无线传感器网络的研究现状   在过去，研究用于对火灾探测的无线传感器网络主要集中于森林火灾的探测和跟踪。只是近几年，因为世界贸易中心遭受到****，在火灾现场，消防员的生命安全受到越来越多的关注和谈论。这使得研究人员将利用无线传感器网络来灭火成为可能。 来自加州大学伯克利分校的一个小组一直研究“火（火灾信息和救援设备） ”这个项目。这个项目的目标是开发了硬件和软件的平台，以改善灭火的安全、效率和有效性。   这个项目的研究主要分为三部分：第一，是整个项目的基础 ——无线传感器网络，又称 “SmokeNet”；第二，在头部上端安装了显示器单元的消防员，又称“FireEye”；最后，是一个名为“eICS”的现场指挥系统，主要在视频显示器上显示信息，如资源分配、基层建筑计划人员位置和消防员的空气供给和心跳速率的生物统计量。   SmokeNet是基于TinyOS、利用无线烟雾以及温度检测传感器节点研究的。在非警报的情况下，这些节点随着电流每10秒钟检查一下地理环境，而且通过一种网络到达中央建筑节点，每5分钟电脑记录发送数据。检测火灾，一个节点发送一个警报消息，这个消息说明整个网络中哪些地方处于警报状态。在这种状态下，每个节点每隔5秒钟检查火灾一次，每隔2分钟记录报告数据。如果没有检测到火灾，则节点仍然运作 。   这种系统还允许现场指挥官通过 eICS 连接到无线传感器网络来确定火灾的位置，跟踪消防员的位置以及他们的健康状况。穿着 FireEye 的消防员还能接收到系统传输的数据。   另一个小组一直在研究一个名叫 “ 消防警报感知计算 ” 的项目 。这个系统是指在消防员之间利用消息感知应用发展支撑隐性通信。每个消防员携带一个简历在伯克利微粒传感器版上，而且配有 WiFi 的 PDA 。在 PAD 上的微粒可以从预先部署在建筑上的微粒收集数据。 这些数据可以提前告知消防队员危害和危险。此外，提前部署的微粒也可以作为灯塔，从而使消防员能够安全穿过建筑物。每一个PDA用对等模式连接到其他消防员的PDA。   消防员面临的挑战   正如上述所述，在过去的几年中，两个小组已经把理论研究转化为实践，为消防员提供信息和工具 。为了更好的了解消防员的需求，两个组分别采访了消防部门的人员。他们的发现都是与这个项目直接相关的，就在这里。采访 Steingart et al ，他说，消防长官认为在紧急情况下，最重要的信息如下： •        消防员邻近的危险 •        消防员的健康状况 •        更好的无线电信道 •        消防员的地理位置和环境温度 •        建筑平面图的有效性 消防员认为，尽管技术是一件好事，但是他们更加担心技术的不可靠性以及越来越强的依赖性。另一个重要因素，消防部门在技术和设备上缺少资金，没有形成一个标准。   在他们的研究中，***等人指出现场指挥官是作为最密集的位置信息。因为除了协调总体响应策略，他们还必须管理人员和资源的可用性。就消防员所面临的危险而言，现场指挥官所关心的危险，如下：   •        跳火，突然在一个房间里发生点火； •        倒流气，爆炸时，火灾消耗氧气，氧气极度缺少； •        隐藏在墙角 , 阁楼 , 和其它看不见的地区的火灾； •        结构性的危害，包括结构崩溃和燃烧有害物质的有毒气体； 目前 , 没有特别的技术可以帮助避免了消防员所描述的问题。   在这两项研究中，另一个重要因素是主要关于火灾的状态，通过面对面或通过无线电。消防员表示火灾噪声和消防活动使得信息交流困难。这就加剧了无线电在火灾现场存在无信号区。   火灾数据   为了研发一个用于火灾探测和跟踪的无线传感网络，重要的是不仅要认清消防员所面临的挑战，而且要对发生火灾时，其中可能产生的一些温度要有一定的了解。后者会影响到消防员，以及烟的形成。当设计无线传感网络时，考虑到部署，传感器的保护，温度的上升会引起传感器触发警报这些因素，上述信息的鉴定能做出一些假设。     如下所呈现的信息来自于足尺房屋火实验，用于实验的房子是两层，独户居住的木质结构。仿真包含用空间加热器产生的火苗来进行偶然点燃，要用到两组热电偶，一组放在火被点燃的房屋内，离点燃的位置大概有三米，另一组放在邻近的房屋，热电偶放在离天花板下不同的位置处。   图4显示了火被点燃的房屋内热电偶所记录的温度，正如图上显示，温度发生了有意义的上升，距离地面2.26米高的热电偶上，火被点燃后，在第一个五秒内，温度为121度，在第一个20秒内，温度上升到了187度。   图4：火被点燃房间内的热电偶的温度   图5显示了相邻房屋的热电偶的有差异性的数据，可以看到，最初的温度上升不是很快，在第一个5秒内，位于2.26米高的热电偶上的温度只上升了7度，在火被点燃的20秒内，温度达到了121度。   图5：火被点燃房间的相邻房间内的热电偶的温度     从图4与图5可以看到，记录温度上升最快的热电偶是离天花板最近的，热电偶离地面越近，温度上升的相对来说越少。   应该注意到，这不是对火灾和其相关温度的一个全面调查，而是一个小的快照，火的点燃和随后的蔓延将依赖许多因素，例如火是偶然点燃还是恶意的点燃，火发生的类型，空气流通，火量（易燃物的数量)，火是以火焰的形式被点燃还是以闷烧的形式被点燃，应该注意到，在一个闷烧火中最早阶段，温度的最初上升。   用于灭火的无线传感网络的需求   很明显，灭火部门要识别无线传感网络前期部署所传达的问题和信息需要。表1显示了无线传感网络传达的信息和可能性的解决方案。 问题： •          消防员靠近危险 •          闪燃 •          回燃 •          隐火 •          结构坍塌 •          有毒气体   无线传感网络的解决办法：   •            前期部署的温度，烟，氧气，加速表，嗅觉传感器 •            前期部署的温度传感器 •            前期部署的氧气传感器 •            前期部署的温度和烟传感器 •            前期部署的加速器 •            前期部署的嗅觉传感器