Устройство мониторинга параметров задымленности и их достоверности
Изобретение относится к области пожарной автоматики и может быть использовано в составе специализированных автоматизированных систем пожаротушения и раннего оповещения о возгораниях на начальных стадиях образования задымления и развития динамики пожара. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства за счет непрерывного мониторинга степени задымления среды и проведения периодической автоматической диагностики для выявления возникающих в процессе эксплуатации изменений параметров и дефектов чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой. Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит «n» преобразователей изображения эталонного объекта, селектор каналов, блок памяти и сравнения кодов, блок задержки, два элемента И, блок формирования кода изображения, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции контуров, блок памяти, блок анализа кодов, блок суммирования, регистр, блок сравнения, три коммутатора, дешифратор, реверсивный счетчик, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов. 4 ил.
Изобретение относится к области пожарной автоматики и может быть использовано в составе специализированных автоматизированных систем пожаротушения и раннего оповещения о возгораниях на начальных стадиях образования задымления и развития динамики пожара.
Известен дымовой пожарный оповещатель (патент на изобретение RU №2173887 С1, МПК G08B 17/10 от 20.09.2001), содержащий генератор импульсов, две оптопары, арифметическое устройство, выходной каскад. Устройство выдает сигнал, если уровень задымления превышает пороговое значение. Недостатком устройства является невозможность определения непрерывного мониторинга степени задымления среды и возможности проведения автоматической диагностики устройства в процессе его эксплуатации.
Известен также дымовой извещатель (варианты) (патент на изобретение RU №2168767 С1, МПК G08B 17/10 от 10.06.2001), содержащий по первому варианту излучатель, фотоприемник, приемную камеру, модулятор, усилитель, пороговый элемент, выходное реле, АЦП, параллельный регистр, ЦАП, суммирующий элемент.
Дымовой извещатель по второму варианту содержит излучатель, фотоприемник, приемную камеру, модулятор, усилитель, пороговый элемент, выходное реле, АЦП, первый параллельный регистр, первый ЦАП, суммирующий элемент, управляющий ключ, второй параллельный регистр, второй ЦАП, делитель с ограничением, умножитель. Устройство выдает сигнал, если уровень задымления превышает пороговое значение. Недостатком устройств является невозможность осуществления непрерывного мониторинга степени задымления среды и возможности проведения автоматической диагностики устройств в процессе их эксплуатации.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для селекции изображений объектов (патент Российской Федерации RU №2032218 С1, кл. G06K 9/00 от 27.03.95. Бюл. №9), содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок квантования, блок задержки, два элемента И, блок формирования кода изображения, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции контуров, блок памяти, блок анализа кодов, блок суммирования, регистр, блок сравнения, три коммутатора, дешифратор, реверсивный счетчик, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока арифметического, блока анализа кодов, блока суммирования, блока памяти, блока выдачи данных и с первым входом первого элемента И, выход блока задержки соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с информационным входом блока анализа кодов, с управляющими входами блока памяти и регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуск блока управления и вход занесения реверсивного счетчика объединены и являются входом пуск устройства, вход сброс блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И, с первым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, управляющие входы блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока суммирования, второй управляющий вход блока выдачи, вход начальной установки блока арифметического объединены и подключены к третьему выходу блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входа блока селекции контуров и с третьими информационными входами второго и третьего коммутаторов, первый выход блока селекции контуров соединен с первым входом блока сравнения, с первым адресным входом блока памяти и с вторым информационным входом второго коммутатора, второй вход блока сравнения и второй адресный вход блока памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока анализа кодов и с входом данных блока памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, выход блока анализа кодов соединен с первым информационным входом блока суммирования и с третьим информационным входом блока арифметического, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блока селекции контуров, а информационный вход - с входом блока задержки и с выходом второго элемента И, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, второй выход блока селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом блока суммирования и с адресным входом блока арифметического, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока квантования, пятый выход блока управления соединен с входом синхронизации телевизионного датчика, выход блока суммирования соединен с четвертым управляющим входом блока арифметического, первый и второй входы которого подключены соответственно к седьмому и восьмому выходам блока управления, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа кодов является входом установки в «1» устройства, вторые управляющие входы блока суммирования и блока формирования кода изображения объединены и являются входом установки «0» устройства, выходы третьего коммутатора, блока суммирования, первого элемента И, второй выход блока измерения длин контуров, первый и второй выходы блока арифметического являются соответственно первым-шестым выходами устройства.
Устройство позволяет за время считывания одного кадра изображения (при телевизионном стандарте за 20 мсек) определять для множества изображений объектов одновременно площадь, периметр каждого изображения объекта, соответствующего его темным участкам, а также площадь и периметр каждого отверстия, соответствующего светлым участкам, входящего в изображение каждого объекта, а также координаты центров изображений объектов и координаты центров каждого отверстия в каждом объекте.
Тем не менее, устройство не позволяет в данном виде осуществлять непрерывный мониторинг степени задымления среды и проводить периодическую автоматическую диагностику для выявления возникающих в процессе эксплуатации изменений параметров и дефектов чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой.
Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей за счет непрерывного мониторинга степени задымления среды и проведения периодической автоматической диагностики для выявления возникающих в процессе эксплуатации изменений параметров и дефектов чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой.
Для этого в устройство, содержащее последовательно соединенные телевизионный датчик и блок квантования, блок задержки, два элемента И, блок формирования кода изображения, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции контуров, блок памяти, блок анализа кодов, блок суммирования, регистр, блок сравнения, три коммутатора, дешифратор, реверсивный счетчик, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока арифметического, блока анализа кодов, блока суммирования, блока памяти, блока выдачи данных и с первым входом первого элемента И, выход блока задержки соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с информационным входом блока анализа кодов, с управляющими входами блока памяти и регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуск блока управления и вход занесения реверсивного счетчики объединены и являются входом пуск устройства, вход сброс блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И, с первым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, управляющие входы блока измерения длин контуров, блока селекции контуров блока суммирования, второй управляющий вход блока выдачи, вход начальной установки блока арифметического объединены и подключены к третьему выходу блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входа блока селекции контуров и с третьими информационными входами второго и третьего коммутаторов, первый выход блока селекции контуров соединен с первым входом блока сравнения, с первым адресным входом блока памяти и с вторым информационным входом второго коммутатора, второй вход блока сравнения и второй адресный вход блока памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока анализа кодов и с входом данных блока памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, выход блока анализа кодов соединен с первым информационным входом блока суммирования и с третьим информационным входом блока арифметического, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блока селекции контуров, а информационный вход - с вводом блока задержки и с выходом второго элемента И, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, второй выход блока селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом блока суммирования и с адресным входом блока арифметического, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока квантования, пятый выход блока управления соединен с входом синхронизации телевизионного датчика, выход блока суммирования соединен с четвертым управляющим входом блока арифметического, первый и второй входы которого подключены соответственно к седьмому и восьмому выходам блока управления, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа кодов является входом установки в «1» устройства, вторые управляющие входы блока суммирования и блока формирования кода изображения объединены и являются входом установки «0» устройства, выходы третьего коммутатора, блока суммирования, первого элемента И, второй выход блока измерения длин контуров, первый и второй выходы блока арифметического являются соответственно первым-шестым выходами устройства, согласно предлагаемому изобретению дополнительно введены «n» преобразователей изображения эталонного объекта, входы синхронизации которых объединены и подключены к пятому выходу блока управления, селектор каналов, имеющий «n» входов, каждый из которых связан с выходом одноименного преобразователя изображения эталонного объекта, блок памяти и сравнения кодов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а первый вход соединен с выходом селектора каналов, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока памяти и сравнения кодов, третий выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, второй и третий входы блока памяти и сравнения кодов соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления, вход данных и вход адресный блока памяти и сравнения кодов подключены к адресным шинам и шинам данных ЭВМ, первый и второй выходы блока памяти и сравнения кодов являются соответственно седьмым и восьмым выходами устройства.
Сущность изобретения состоит в том, что используются основные особенности взаимодействия светового потока, исходящего от эталонного объекта с определенной текстурой, и среды, через которую проходит этот световой поток. Основные параметры среды (прозрачность, рассеяние света, диэлектрическая проницаемость, степень преломления) зависят от степени задымления среды и непосредственно влияют как на смещение, так и на изменение структуры изображения объекта, которое фиксируется на матрице считывающего устройства.
Если в качестве эталонного объекта использовать фотошаблон, содержащий несколько структурных блоков с определенным расположением в них прозрачных и непрозрачных участков, то при проекции фотошаблона через среду на матрице считывающего устройства формируется изображение, соответствующее фотошаблону при отсутствии задымления и отличное от изображения фотошаблона при наличии задымления. При наличии задымления происходит смещение изображения, изменение яркости прозрачных участков, а также их размеров и формы (изображения становятся менее контрастными, как бы расплываются, а для близко расположенных прозрачных участков их границы сближаются вплоть до слияния, приводя к существенным изменениям структуры изображения). Степень задымления в основном характеризуют размеры и форма прозрачных и непрозрачных участков. Изменение яркости является вспомогательным параметром.
Перечисленные выше параметры удобно определить на уровне яркости изображения, превосходящем заданное пороговое значение, которое, например, может составить 10% от максимального (не исключены и другие значения). Числовые характеристики изображения, отражающие степень задымления, представляют, в основном, геометрические особенности изображений:
1. Площади, периметры и координаты центров структурных блоков фотошаблона.
2. Площади, периметры прозрачных участков фотошаблона и координаты их центров в каждом структурном блоке.
3. Число слившихся воедино прозрачных участков фотошаблона в каждом структурном блоке (определяется для конкретной структуры фотошаблона, если требуется дискретная характеристика задымления).
4. Яркости прозрачных и непрозрачных участков в их центрах.
Вычисление разницы для каждой характеристики по отношению к случаю отсутствия задымления дает довольно точную числовую меру задымления.
Совокупность данных параметров отражает состояние чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой.
В процессе эксплуатации за счет старения возникают как дефекты, так и изменения параметров чувствительных элементов.
Проведение регламентной периодической автоматической диагностики (например, раз в квартал, раз в неделю или раз в сутки) для незадымленной среды позволяет выявить изменения параметров и в случае их допустимого значения ввести соответствующие поправки, что повышает точность и надежность устройства.
По совокупности вышеперечисленных параметров диагностика отказа производится непрерывно, конкретные алгоритмы в пределах данной заявки не рассматриваются, так как не входят в определение изобретения.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства мониторинга параметров задымленности и их достоверности; на фиг.2 - структурная схема преобразователя изображения эталонного объекта; на фиг.3 - структурная схема блока памяти и сравнения кодов; на фиг.4 - эталонный объект.
Устройство мониторинга параметров задымленности и их достоверности (фиг.1) содержит «n» преобразователей (1-1…1-n) изображения эталонного объекта, селектор каналов 2, блок 24 памяти и сравнения кодов, блок 6 задержки, два элемента 18, 22 И, блок 9 формирования кода изображения, блок 13 управления, блок 20 выдачи, блок 23 арифметический, блок 5 измерения длин контуров, блок 8 селекции контуров, блок 10 памяти, блок 12 анализа кодов, блок 15 суммирования, регистр 14, блок 7 сравнения, три коммутатора 4, 19, 21, дешифратор 11, реверсивный счетчик 16, элемент 17 НЕ, генератор тактовых импульсов 3, выход которого соединен с тактовыми входами блока 6 задержки, блока 9 формирования кода изображения, блока 13 управления, блока 5 измерения длин контуров, блока 8 селекции контуров, блока 23 арифметического, блока 12 анализа кодов, блока 15 суммирования, блока 10 памяти, блока 20 выдачи данных и с первым входом первого элемента 18 И, выход блока 6 задержки соединен с информационным входом блока 9 формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 16, выход дешифратора 11 соединен с информационным входом блока 12 анализа кодов, с управляющими входами блока 10 памяти и регистра 14, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора 19, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 16, вход пуск блока управления и вход занесения реверсивного счетчика 16 объединены и являются входом пуск устройства, вход сброс блока 13 управления и управляющий вход блока 9 формирования кода изображения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика 16, первый выход блока 13 управления соединен с вторым входом первого элемента 18 И, с первым управляющим входом первого коммутатора 19, с входом элемента 17 НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов 4, 21, управляющие входы блока 5 измерения длин контуров, блока 8 селекции контуров, блока 17 суммирования, второй управляющий вход блока 20 выдачи, вход начальной установки блока 23 арифметического объединены и подключены к третьему выходу блока 13 управления, шестой выход которого соединен с третьим входом первого элемента 18 И, выход элемента 17 НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора 19, выход которого соединен с первым управляющим входа блока 8 селекции контуров и с третьими информационными входами второго 4 и третьего 21 коммутаторов, первый выход блока 8 селекции контуров соединен с первым входом блока 7 сравнения, с первым адресным входом блока 10 памяти и с вторым информационным входом второго 4 коммутатора, второй вход блока 7 сравнения и второй адресный вход блока 10 памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока 7 сравнения соединен с управляющим входом блока 12 анализа кодов и с входом данных блока 10 памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего 21 коммутатора, выход блока 12 анализа кодов соединен с первым информационным входом блока 15 суммирования и с третьим информационным входом блока 23 арифметического, первый выход блока 5 измерения длин контуров соединен с информационным входом блока 8 селекции контуров, а информационный вход - с входом блока 6 задержки и с выходом второго элемента 22 И, второй выход блока 9 формирования кода изображения соединен с входом дешифратора 11 и с информационным входом регистра 14, второй выход блока 8 селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока 20 выдачи данных, информационный вход которого соединен со вторым выходом блока 13 управления, первый выход блока 20 выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго 4 и третьего 21 коммутаторов, выход второго 4 коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока 5 измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего 21 коммутатора соединен со вторым информационным входом блока 15 суммирования и с адресным входом блока 23 арифметического, четвертый выход блока 13 управления соединен с первым входом второго элемента 22 И, выход блока 15 суммирования соединен с четвертым управляющим входом блока 23 арифметического, первый и второй входы которого подключены соответственно к седьмому и восьмому выходам блока 13 управления, второй выход блока 20 выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 16, второй информационный вход блока 12 анализа кодов является входом установки в «1» устройства, вторые управляющие входы блока 15 суммирования и блока 9 формирования кода изображения объединены и являются входом установки «0» устройства, выходы третьего 21 коммутатора, блока 15 суммирования, первого элемента 18 И, второй выход блока 5 измерения длин контуров, первый и второй выходы блока 23 арифметического являются соответственно первым-шестым выходами устройства, входы синхронизации преобразователей (1-1…1-n) изображения эталонного объекта объединены и подключены к пятому выходу блока 13 управления, каждый из входов селектора 2 каналов связан с выходом одноименных преобразователей (1-1…1-n) изображения эталонного объекта, тактовый вход блока 24 памяти и сравнения кодов соединен с выходом генератора тактовых импульсов 3, а первый вход соединен с выходом селектора 2 каналов, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока 24 памяти и сравнения кодов, третий выход которого соединен с вторым входом второго элемента 22 И, второй и третий входы блока 24 памяти и сравнения кодов соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока 13 управления, вход данных и вход адресный блока 24 памяти и сравнения кодов подключены к адресным шинам и шинам данных ЭВМ, первый и второй выходы блока памяти и сравнения кодов являются соответственно седьмым и восьмым выходами устройства.
Преобразователь изображения эталонного объекта (фиг.2) содержит осветитель 25 и последовательно с ним оптически связанный эталонный объект 26, оптический выход которого через две системы оптически связанных зеркальных отражателей 27, 28, между которыми находится среда, оптически связан с оптическим входом считывающего устройства 29, выход которого является выходом преобразователя изображения эталонного объекта, а вход синхронизации считывающего устройства является входом синхронизации преобразователя изображения эталонного объекта.
В качестве осветителя могут использоваться либо лампочки накаливания, либо светодиод, либо полупроводниковый лазер. В качестве эталона может использоваться плоский фотошаблон с определенно расположенными прозрачными и непрозрачными участками. В качестве считывающего устройства можно использовать любую телевизионную камеру на основе приборов с зарядной связью (ПЗС), которые могут иметь в зависимости от комплектации и типа либо аналоговый, либо цифровой, либо радиочастотный выходы. Камеры же на основе ПЗС универсальные, малогабаритные и представляют собой полупроводниковый ЧИП с малогабаритной оптикой. (В мобильных телефонах таких камер две, в системах видеонаблюдения также используются такие камеры, имеют стоимость, соизмеримую со стоимостью фотодиодов, весьма надежны и устойчивы к внешним воздействиям.)
Преобразователь изображения эталонного объекта можно выполнить в рассредоточенном виде, например осветитель, эталон и одну систему отражателей закрепить на одной стене помещения, а вторую систему отражателей и считывающее устройство на другой, вариантов много.
Блок памяти и сравнения кодов (фиг.3) содержит пять регистров 30, 34, 37, 39, 42, входы которых объединены и являются входом блока, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 38, выходы которого соединены с управляющими входами регистров 30, 34, 37, 39, 42 соответственно, а вход является адресным входом блока, три схемы сравнения 31, 32, 41, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 35, тактовый вход которого является тактовым входом блока, двух коммутаторов 36, 40 и элемента И 33, входы которого соединены с выходами (равно) первой 31 и второй 32 схем сравнения, первые входы которых являются соответственно третьим и вторым входами блока, вторые входы первой и второй схем сравнения 31, 32 соединены с выходами первого и второго регистров 30 и 34 соответственно, аналоговый вход АЦП 35 и первый вход первого коммутатора являются первым входом блока, выход АЦП 35 соединен с вторым входом первого коммутатора 36, управляющий вход которого соединен с выходом третьего регистра 37, вход второго коммутатора 40 и первый вход третьей схемы сравнения объединены и подключены к выходу первого коммутатора 36, выход элемента И соединен с управляющим входом второго коммутатора 40 и является первым выходом блока, выход второго коммутатора 40 является вторым выходом блока, выход четвертого регистра 39 соединен со вторым входом третьей схемы 41 сравнения, выход (больше) которой является третьим выходом блока, выход пятого регистра 42 является четвертым выходом блока.
Техническое решение селектора 2 каналов зависит от типа считывающего устройства 29, которое устанавливается в преобразователь 1 изображения эталонного объекта. Техническая реализация известна. В случае цифровой камеры это мультиплексор, в случае камеры с аналоговым выходом это аналоговые ключи и в случае камеры с выходом на радиоканал или систему с частотным разделением это коммутатор, подобный тому, что устанавливается в телевизионных приемниках.
Эталонный объект (фиг.4) представляет собой фотошаблон, содержащий прозрачные и непрозрачные участки, расположение которых не имеет принципиального значения. Число непрозрачных участков, их размер и расстояние между ними зависит от требуемой точности. Число непрозрачных участков, содержащих отверстия (прозрачные участки), и число и размер отверстий также связаны с точностью. Форма непрозрачных и прозрачных участков принципиального значения не имеет. В простейшем случае это круг или прямоугольник.
Устройство работает следующим образом.
Равномерный световой поток, исходящий от осветителя 25, на выходе эталонного объекта 26, содержащего прозрачные и непрозрачные участки, создает изображение, которое в результате многократного отражения, между которыми находится среда (дымовая), проецируется на мишень считывающего устройства 29. Многократное отражение позволяет повысить чувствительность устройства при малых задымлениях. Изображение на мишени считывающего устройства 29 в общем случае зависит, в первую очередь, от степени задымления среды, а также от изменяющихся в период эксплуатации характеристик осветителя 25, эталонного объекта 26, зеркальных отражателей 27, 28 и считывающего устройства 29.
Степень задымления характеризуется отличием параметров текущего изображения объекта от изображения эталонного объекта при отсутствии задымления.
Такими параметрами являются площади темных и светлых участков изображений, их периметры, координаты их центров и уровень освещенности в центрах темных и светлых участков изображений. Изменяющиеся во время эксплуатации характеристики элементов 25, 26, 27, 28, 29 также характеризуются теми же параметрами, что и при задымлении, но они выявляются при отсутствии задымления и, следовательно, могут быть учтены путем введения поправок либо путем замены эталонных параметров на данный момент, что повышает достоверность определения степени задымленности. Вышеперечисленные параметры имеют свои индивидуальные числовые значения для каждого преобразователя изображения эталонного объекта (1-1)…(1-n) и вводятся в ЭВМ при отсутствии задымления и для каждого преобразователя являются эталоном. Текущие параметры, характеризующие степень задымления, также вводятся в ЭВМ, где и определяется разница между текущими числовыми значениями и эталонными, которая характеризует степень задымления в конкретном месте установки преобразователя, а динамика развития задымления в результате мониторинга служит основанием для принятия решения. Площади темных и светлых участков изображений, их параметры, координаты их центров и уровень освещенности в центрах темных и светлых участков изображений производится следующим образом.
При поступлении тактовых импульсов на вход блока 13 управления на его седьмом и восьмом выходах формируется последовательность кодов, определяющая текущие координаты элементов (код номера строки и код элемента в строке). Данная последовательность поступает на первый и второй входы блока 23 арифметического и на второй и третий входы блока 24 памяти и сравнения кодов. Кадровые и строчные синхроимпульсы с выходов блока 13 управления через его пятый выход поступают через вход синхронизации преобразователей (1-1)…(1-n) изображения эталонного объекта на вход синхронизации считывающего устройства 29, обеспечивая его синхронную работу с устройством в целом.
Установка блоков устройства в исходное состояние, определение длины контуров, площади, координат центров объектов и выдача информации осуществляется за счет подачи от ЭВМ импульса на вход пуска устройства. При этом счетчик 16 устанавливается в состояние 11…11. По приходу кадрового гасящего импульса с выхода блока 13 инверсный импульс на время считывания кадра запрашивает выдачу информации через элемент И 18. Кроме того, импульс «строб кадра» формирует импульс во время кадрового гасящего импульса, который через третий выход блока 13 управления поступает на управляющие входы блока 5 измерения длин контуров, блока 8 селекции контуров, блока 15 суммирования, блока 23 арифметического, обеспечивая тем самым их установку в исходное состояние. Одновременно с этим данный импульс обеспечивает подачу кода 11…11 на управляющий вход узла выдачи. За счет запуска блока 13 управления с второго выхода на информационный вход блока 20 выдачи будут поступать импульсы до тех пор, пока код счетчика 16 не будет нулевым. Тем самым ОЗУ в блоках 5, 8, 15, 23 будет установлено в исходное (нулевое) состояние. Перед считыванием очередного кадра изображения устройство программируется. Для этого от ЭВМ на шину данных и шину адреса, которые записывают коды в регистры 37, 39, 42 блока 24 памяти и сравнения кодов. При этом код на выходе регистра 37 управляет коммутатором 36, который на вход схемы 41 сравнения передает цифровой код в случае использования считывающего устройства 29 с цифровым выходом, или подключает выход АЦП 35 в случае использования считывающего устройства 29 с аналоговым выходом. Код на выходе регистра 42, который поступает через четвертый выход блока 24 на управляющий вход селектора 2 каналов, обеспечивает подключение выхода одного из преобразователей (1-1)…(1-n) изображения объекта на первый вход блока 24 памяти и сравнения кодов, который, в свою очередь, поступает в аналоговой форме на вход АЦП 35 и в цифровой на вход коммутатора 36. Код на выходе регистра 39 определяет пороговый уровень видеосигнала. При этом на третьем выходе блока 24 формируются отсчеты бинарного изображения, соответствующие единичному уровню, если код с выхода коммутатора 36 превышает код регистра 39. Отсчеты бинарного изображения поступают на второй вход схемы 22 И. Определение длины контуров, площади и центров объектов осуществляется во время считывания кадра изображения. Во время действия «строб кадра» бинарный сигнал через элемент 22 И поступает на вход блока 6 задержки и на информационный вход блока 5 измерения длин контуров. После окончания режима начальной установки во время считывания кадра изображения на первый управляющий вход коммутатора 19 и управляющие входы коммутатора 4 и 21 подается 1, обеспечивая подключение выхода регистра 14 через коммутатор 19 к адресному входу блока 8 селекции контуров, а также подключение к адресному входу блока 5 измерения длин контуров выхода блока 8 селекции контуров и выхода регистра 14 через коммутатор 4, 21 и, кроме того, подключение к адресному входу блока 15 суммирования и блока 23 арифметического выходов блока 10 памяти и выходов регистра 14 через коммутатор 21. При этом код на адресном входе блока 5 измерения длин контуров определяется кодом номера объекта и кодом номера контура, а код на адресном входе блока 15 суммирования и блока 23 арифметического определяется кодом номера объекта и кодом номера отверстий. Сигналы с первого выхода блока 5 измерения длин контуров, соответствующие граничным элементам изображения, подаются на вход блока 8 селекции контуров. Бинарные сигналы, задержанные на блоке 6 задержки, поступают на второй информационный вход блока 9 формирования кода изображения, с выхода блока 9 импульс длительностью в один такт соответствует начальному элементу изображения и поступает на суммирующий вход счетчика 16, увеличивая его код на единицу, код которого определяет текущий номер объекта. Код номера объекта с первого выхода блока 9 поступает на вход регистра 14 и дешифратора 11, на выходе которого будет 1, если код на его входе больше нуля. При этом условии код номера объекта заносится в регистр 14. С первого выхода блока 8 селекции контуров на первый вход блока 10 памяти и на вход блока 7 сравнения поступает код, имеющий одинаковое значение для всех связных элементов. Причем код элементов, соответствующий внешнему периметру объекта, будет 00001, первому внутреннему отверстию - 00010, второму внутреннему отверстию - 00011 и т.д. Внутреннему отверстию соответствует уровень белого, а самому объекту - уровень черного. На второй адресный вход блока 10 памяти и второй вход блока 7 сравнения кодов постоянно подан код 00001. На выходе блока 12 анализа кодов уровень 1 будет соответствовать всем элементам объектов, которые охватывают внешний контур, и при поступлении уровня 1 на первый вход блока суммирования в нем по соответствующей совокупности адресов будет сформирован код, соответствующий площади каждого объекта и площади отверстия, принадлежащего соответствующему объекту. Одновременно с выхода блока анализа уровень 1 поступает на вход управления блока 23 арифметического, обеспечивая запись в ОЗУ блока сумм координат объектов или отверстий в них, а также определение их центров.
Освещенность в центрах темных и светлых участков изображений производится по запросам от ЭВМ во время считывания кадра изображения. Для этого через шину данных и адреса ЭВМ в регистры 30 и 34 блока 24 памяти и сравнения кодов записываются коды, соответствующие центру выбранного темного или светлого участков. При сравнении текущих кодов на входах схем 31, 32 сравнения и кодов регистров 30, 34 на выходе элемента 33 формируется импульс, который подключает на второй выход блока через коммутатор 40 код, соответствующий освещенности в этой точке. При этом в ЭВМ через седьмой выход устройства записывается уровень освещенности в этой точке при наличии разрешения записи на восьмом выходе устройства. Выдача последующих значений освещенности в центрах темных или светлых участков производится также по запросам от ЭВМ в порядке их возрастания.
По окончании «строб кадра» устройство переходит в режим выдачи информации.
С выхода элемента И 18 снимаются импульсы, наличие которых является признаком присутствия информации на выходах 1, 2, 3, 5, 6 устройства. За счет перебора всех кодов счетчика 16 блока 20 выдачи в пределах кода числа контуров, которые поступают с выхода блока 8 селекции контуров через блок 20 выдачи, для каждого объекта на выходе устройства получаем информацию.
Координаты центров тяжести темных участков изображений объектов и их отверстий поступают в ЭВМ через 5, 6 выходы, площадь через 2 выход, длины контуров через 1 выход, а коды номеров темных участков и принадлежащих им отверстий через 3 выход устройства. Таким образом, в ЭВМ передается полная информация о степени задымления в каждой области, где установлены преобразователи изображения эталонного объекта (1-1)…(1-n). Порядок опроса преобразователей изображения эталонного объекта (1-1)…(1-n) задается от ЭВМ. При считывании изображений в телевизионном стандарте скорость опроса составляет 50 преобразователей в секунду, что дает возможность непрерывного мониторинга параметров задымленности, а по их динамике судить об интенсивности возрастания задымления.
Периодический контроль для незадымленного помещения дает возможность проведения автоматической диагностики для выявления возникающих в процессе эксплуатации изменений параметров и дефектов чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой, и в случае их допустимого отклонения корректировать в автоматическом режиме эталонные параметры, что значительно повышает достоверность определения степени задымленности.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство мониторинга параметров задымленности и их достоверности позволяет передавать в ЭВМ параметры изображения эталонного объекта, по которым определяется в ЭВМ динамика задымления и осуществляется контроль за состоянием чувствительных элементов устройства, находящихся в дымовой среде.
Устройство мониторинга параметров задымленности и их достоверности, содержащее блок задержки, два элемента И, блок формирования кода изображения, блок управления, блок выдачи, блок арифметический, блок измерения длин контуров, блок селекции контуров, блок памяти, блок анализа кодов, блок суммирования, регистр, блок сравнения, три коммутатора, дешифратор, реверсивный счетчик, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами блока задержки, блока формирования кода изображения, блока управления, блока измерения длин контуров, блока селекции контуров, блока арифметического, блока анализа кодов, блока суммирования, блока памяти, блока выдачи данных и с первым входом первого элемента И, выход блока задержки соединен с информационным входом блока формирования кода изображения, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с информационным входом блока анализа кодов, с управляющими входами блока памяти и регистра, выход которого соединен с первым информационным входом первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, вход пуск блока управления и вход занесения реверсивного счетчика объединены и являются входом пуск устройства, вход сброс блока управления и управляющий вход блока формирования кода изображения объединены и подключены к выходу реверсивного счетчика, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И, с первым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента НЕ и с управляющими входами второго и третьего коммутаторов, управляющие входы блока измерения длин контуров, блока селекции контуров блока суммирования, второй управляющий вход блока выдачи, вход начальной установки блока арифметического объединены и подключены к третьему выходу блока управления, шестой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с вторым управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с первым управляющим входом блока селекции контуров и с третьими информационными входами второго и третьего коммутаторов, первый выход блока селекции контуров соединен с первым входом блока сравнения, с первым адресным входом блока памяти и с вторым информационным входом второго коммутатора, второй вход блока сравнения и второй адресный вход блока памяти объединены и являются первым информационным входом устройства, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока анализа кодов и с входом данных блока памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, выход блока анализа кодов соединен с первым информационным входом блока суммирования и с третьим информационным входом блока арифметического, первый выход блока измерения длин контуров соединен с информационным входом блока селекции контуров, а информационный вход - с входом блока задержки и с выходом второго элемента И, второй выход блока формирования кода изображения соединен с входом дешифратора и с информационным входом регистра, второй выход блока селекции контуров соединен с первым управляющим входом блока выдачи данных, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, первый выход блока выдачи данных соединен с первыми информационными входами второго и третьего коммутаторов, выход второго коммутатора соединен с вторым управляющим входом блока измерения длин контуров, третий управляющий вход которого является входом логической единицы устройства, выход третьего коммутатора соединен с вторым информационным входом блока суммирования и с адресным входом блока арифметического, четвертый выход блока управления соединен с первым входом второго элемента И, выход блока суммирования соединен с четвертым управляющим входом блока арифметического, первый и второй входы которого подключены соответственно к седьмому и восьмому выходам блока управления, второй выход блока выдачи данных соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй информационный вход блока анализа кодов является входом установки в «1» устройства, вторые управляющие входы блока суммирования и блока формирования кода изображения объединены и являются входом установки «0» устройства, выходы третьего коммутатора, блока суммирования, первого элемента И, второй выход блока измерения длин контуров, первый и второй выходы блока арифметического являются соответственно первым-шестым выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет непрерывного мониторинга степени задымления среды и проведения периодической автоматической диагностики для выявления возникающих в процессе эксплуатации изменений параметров и дефектов чувствительных элементов устройства, находящихся в контакте со средой, в него введены «n» преобразователей изображения эталонного объекта, входы синхронизации которых объединены и подключены к пятому выходу блока управления, селектор каналов, имеющий «n» выходов, каждый из которых связан с выходом одноименного преобразователя изображения эталонного объекта, блок памяти и сравнения кодов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а первый вход соединен с выходом селектора каналов, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока памяти и сравнения кодов, третий выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, второй и третий входы блока памяти и сравнения кодов соединены соответственно с седьмым и восьмым выходами блока управления, вход данных и вход адресный блока памяти и сравнения кодов подключены к адресным шинам и шинам данных ЭВМ, первый и второй выходы блока памяти и сравнения кодов являются соответственно седьмым и восьмым выходами устройства.
