Волоконно-оптический линейный пожарный извещатель



Волоконно-оптический линейный пожарный извещатель
Волоконно-оптический линейный пожарный извещатель

 


Владельцы патента RU 2467397:

Общество с ограниченной ответственностью "СибСенсор" ООО "СибСенсор" (RU)

Изобретение относится к неэлектричеким средствам обнаружения пожаров и может быть использовано во взрывоопасных зонах. Техническим результатом является возможность постоянного мониторинга температуры по всей длине чувствительного элемента, что позволяет прогнозировать опасные ситуации и контролировать все потенциально опасные объекты. Волоконно-оптический линейный пожарный извещатель, состоящий из блока сигнализации и чувствительного элемента, в котором блок сигнализации выполнен в виде детектора рассеянного излучения, включающий оптически связанные: импульсный лазерный источник света, чувствительный элемент, блок фильтрации, разделяющий Стоксовую и антиСтоксовую компоненты, фотодиоды, регистрирующие соответствующие компоненты рассеяния, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок обработки и индикации температуры по длине чувствительного элемента, причем чувствительным элементом служит волоконно-оптический кабель. 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к неэлектрическим средствам обнаружения пожаров и может быть использовано во взрывоопасных зонах особенно в условиях рудников, угольных шахт, на химических производствах с весьма агрессивными средами, в морском флоте, в условиях агрессивного соляного тумана.

Уровень техники

Большинство систем оповещения о пожарах, сегодня, как правило, это системы с отдельными датчиками, построенными по принципу определения факторов - носителей информации о пожаре, не всегда позволяющие точно определить точку пожара.

Например, пожарные извещатели: оптические датчики дыма и тепловые, которые работают по принципу периодического контроля соответствующего сенсора и следующей обработки полученного сигнала разными способами, формируя сигнал о наличии или отсутствии факторов пожара (см. журнал "Системы безопасности связи и телекоммуникации", 2000, 33, с.65).

Известен тепловой пожарный извещатель (Извещатель пожарный тепловой максимальный "ИП 101-1А", ТУ 4371-035-11858298-06, Руководство по эксплуатации САПО, 425212.003 РЭ, www.arsenal-sib.ru), в котором тепловым сенсором служит контактный тепловой элемент.

Недостатком этого извещателя является то, что температура срабатывания извещателя зависит только от температуры срабатывания контактного теплового элемента. Такая зависимость не позволяет в условиях серийного производства оперативно изменять класс теплового пожарного извещателя в соответствии со стандартами рынка. Кроме того, такой извещатель требует дополнительных элементов для работы в шлейфах пожарной сигнализации со знакопеременным напряжением.

К общим недостаткам систем оповещения о пожаре, построенным на основе отдельных датчиков, можно отнести:

- Большое количество датчиков для больших объектов.

- Большая стоимость датчика, и, как следствие, большая стоимость системы для больших объектов.

- Срабатывание датчиков при определенной температуре.

- Использования электрических сигналов.

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является линейный пожарный извещатель с электрическим кабелем в качестве чувствительного элемента, защищенный патентом РФ №2363053, выданным патентообладателям: ЖАНГ Вейше (CN) и ЛИ Гангджин (CN). Изобретение представляет собой невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа, имеющий функцию тревожной сигнализации о коротком замыкании за счет повреждения, который содержит кабель обнаружения пожара, имеющий, по меньшей мере, два проводника обнаружения пожара, установленных в параллель; и плавкий изоляционный слой, резистор и устройство измерения сопротивления.

Подобный пожарный извещатель PROLINE «TN» производится ООО Пожарная автоматика. Термокабель «PROLINE TN» состоит из пары стальных покрытых медью проводов, наружным диаметром 3,5 мм. Для каждой температуры срабатывания применяется свой термочувствительный полимер, обернутый вокруг обоих проводов, которые находятся в подпружиненном состоянии, плотно прилегая друг к другу. Таким образом, при нагреве полимера до предельно допустимой температуры, происходит замыкание пары и формируется аварийный сигнал. При нарушении целостности жил кабеля происходит оповещение о неисправности цепи.

Интерфейсный модуль пожарного извещателя считает сопротивление кабеля при срабатывании и определяет расстояние до пожара.

К недостаткам прототипа можно отнести, то что он является невосстановимым, что влечет за собой необходимость создания отдельного извещателя для определенной температуры; при этом порог чувствительности достаточно высокий (не менее 68°С); фиксирование только одной точки срабатывания; система находится под постоянным электрическим напряжением. Длина чувствительного элемента - кабеля имеет ограничения, связанные с погонным сопротивлением.

Задача изобретения состоит в создании пожарного извещателя, способного к постоянному мониторингу температуры по всей длине чувствительного элемента, что позволяет прогнозировать опасные ситуации и контролировать все потенциально опасные объекты.

Технический результат использования предлагаемого изобретения - снятие фиксированного порога срабатывания, возможность одновременного определения любого количества точек возгорания, увеличение контролируемого объема благодаря значительному увеличению длины чувствительного элемента.

Раскрытие изобретения

Поставленная задача решена за счет того, что в известном линейном пожарном извещателе, состоящем из блока сигнализации и чувствительного элемента, согласно изобретению блок сигнализации выполнен в виде детектора рассеянного излучения, который включает оптически связанные импульсный лазерный источник света, чувствительный элемент, блок фильтрации, разделяющий Стоксовую и антиСтоксовую компоненты, фотодиоды, регистрирующие соответствующие компоненты рассеяния, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок обработки и индикации температуры по длине чувствительного элемента, причем чувствительным элементом служит волоконно-оптичесий кабель.

Обоснование введенных признаков

Свойства оптического световода можно варьировать в широких диапазонах, существует множество типов волокон, каждое из которых по своим свойствам удовлетворяет определенным требованиям, в зависимости от применения. Чувствительность к внешним факторам позволяет измерять некоторые параметры внешней среды, в частности температуру. Информация о температуре содержится в основном в антиСтоксовой компоненте. Для того чтобы можно было выделить из шумового сигнала достаточное количество антистоксового рассеяния, используют многомодовые волокна, в которых площадь рассеяния существенно выше по сравнению с одномодовыми световодами. Благодаря этому в многомодовых волокнах требуется приблизительно один метр волокна, чтобы накопить достаточное количество сигнала для обработки. В одномодовых же линиях аналогичная длина волокна должна составлять 4-10 метров, что в разы снижает пространственное разрешение датчика в целом. У датчиков на основе многомодовых волокон также есть и некоторые ограничения, связанные с относительно большими потерями, которые ограничивают длину чувствительной линии до 10 км.

Как правило, одномодовые и многомодовые волокна отличаются радиусом сердцевины: у одномодового волокна радиус сердцевины ~9 мкм, в то время как у многомодового - ~50…70 мкм. Оптическая световедущая часть может защищаться слоем из акрилата, пластика, армированной оболочки и т.д., в зависимости от применения данного кабеля.

Главные преимущества пожарных извещателей, в которых чувствительным элементом служит волоконно-оптичесий кабель, по сравнению с известными аналогами следующие:

- Высокая скорость отклика на изменение параметров среды.

- Возможность постоянного мониторинга температуры по всей длине чувствительного элемента.

- Надежность.

- Очень широкий температурный рабочий диапазон.

- Небольшая цена за единицу длины измерительной линии.

- Высокая чувствительность.

- Большое время эксплуатации.

- Высокое пространственное разрешение.

- Устойчивость к химическому воздействию и агрессивным средам

- Не подвержены влиянию электромагнитного возмущения

- Чувствительная часть сенсора не требует подключения к линиям электропередачи.

Таким образом, волоконные сенсоры незаменимы для отраслей, связанных с горючими и взрывоопасными материалами, например, угле-, нефте- и газодобычи и пр. для использования в системах пожарной сигнализации различных сооружений.

Описание устройства поясняется приведенной на рис.1 схемой температурного датчика на основе комбинационного рассеяния (КР), где: 1 - импульсный лазер, 2 - спектральный фильтр, 3 - чувствительное волокно, 4 - фотодиоды, регистрирующие соответствующие компоненты рассеяния, 5 - АЦП, 6 - блок обработки и индикации (БОИ).

Работа устройства

Лазер 1 выдает импульсы с частотой несколько килогерц, которые заводятся в оптоволоконную линию 3, состоящую из одномодового или многомодового волокна. В каждой точке оптоволоконного кабеля происходит комбинационное рассеяние света. Комбинационное рассеяние света в обратном направлении, проходя через спектральный фильтр 2, разделяется на Стоксовую и антиСтоксовую компоненты и перенаправляется на два высокочувствительных фотодиода 4, данные с которых поступают на АЦП 5 и далее - на блок обработки и индикации 6, где эти сигналы обрабатываются и вычисляется температура.

На фиг.2 представлены а) рефлектограмма и б) рассчитанная температура для оптоволоконного кабеля на основе многомодового волокна длиной 4 км.

Регистрируя время прибытия обратнорассеянного излучения, можно определить место, где конкретно произошло рассеяние.

Современные технические средства позволяют создать извещатели, которые обеспечивают:

- контроль температуры на чувствительном элементе длиной до 8000 м;

- выбор температурного класса и на основе полученных данных и их обработки определение пожара по температуре для всех температурных классов от А1 до G, либо по температуре и скорости прироста температуры для всех классов от A1R до GR;

- определение и индикацию дистанции в метрах до пожара;

- определение и индикацию нескольких зон, в которых произошел пожар;

- контроль исправности чувствительного элемента;

- выдачу извещений «Дежурный режим», «Пожар» «Неисправность»;

- возможность ограничить оптическое излучение в оптоволоконном кабеле на уровне 10 мВт, что позволяет присвоить маркировку взрывозащиты связанного оборудования Ex [op is T6 Ga]IIC.

Волоконно-оптический линейный пожарный извещатель, состоящий из блока сигнализации и чувствительного элемента, отличающийся тем, что блок сигнализации выполнен в виде детектора рассеянного излучения, который включает оптически связанные: импульсный лазерный источник света, чувствительный элемент, блок фильтрации, разделяющий Стоксовую и анти-Стоксовую компоненты, фотодиоды, регистрирующие соответствующие компоненты рассеяния, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок обработки сигнала и индикации температуры по длине чувствительного элемента, причем чувствительным элементом служит волоконно-оптический кабель на основе многомодового или одномодового оптического волокна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов.

Изобретение относится к области средств сигнализации дыма. .

Изобретение относится к категории систем обеспечения безопасности жизнедеятельности людей при чрезвычайных ситуациях и может быть использовано для предотвращения катастрофических последствий чрезвычайных ситуаций, происходящих внутри промышленных строений, жилых помещений или транспортных средств.

Изобретение относится к области систем предупреждения об опасности, в частности к устройствам пожарной сигнализации, и предназначено для обнаружения очага возгорания в газодисперсных средах.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительной технике, и предназначено для обнаружения в охраняемом объекте нестандартной или нештатной ситуации, которая может быть классифицирована как опасная или пожароопасная.

Изобретение относится к бытовому электрооборудованию и может быть использовано для противожарной защиты. .

Изобретение относится к промышленному, бытовому электрооборудованию, а также к радиовещательному оборудованию и может быть использовано для противопожарной сигнализации.

Изобретение относится к устройствам противопожарной безопасности и системам для использования в пределах и во взаимодействии с системой автоматизации здания. .

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.

Изобретение относится к устройствам аварийной пожарной сигнализации, приводимым в действие тепловым воздействием очага возгорания, и предназначено для использования в системах распределенного контроля протяженных пожароопасных объектов

Изобретение относится к обеспечению пожарной безопасности радиоэлектронного оборудования, предназначенного для применения в обитаемых гермоотсеках с искусственной атмосферой различного давления, обогащенной кислородом при наличии ускорения силы тяжести Земли или другой планеты, а также в невесомости

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам и устройствам формирования измерительной и управляющей информации по первичным параметрам, определяющим расход природного газа и контроль его утечек в многоквартирных домах

Изобретение относится к области электроэнергетики и пожарной безопасности и предназначено для предотвращения возгораний и повреждений кабельных линий и элементов электроустановки, возникающих при зажигании электрической дуги путем обесточивания потребителей

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам дистанционного мониторинга балансов газовых потоков, утечек газа и продуктов сгорания при использовании природного газа в многоквартирных домах

Изобретение относится к противопожарной технике

Использование: в ракетно-космической, противопожарной технике. Технический результат заключается в повышении надежности за счет гальванической развязки цепей контроля и управления, что увеличивает уровень безопасности, возможности подрывать пиропатроны поодиночке. В устройстве контроля и подрыва пиропатрона, содержащем источник питания, коммутирующие узлы, состоящие из двух ключевых элементов, введены реле контроля (включения обтекания) и дистанционные переключатели для каждой нити пиропатронов, у которых каждая включающая обмотка шунтирует нити пиропатронов, отключающие обмотки которых объединены и являются входами для установки в исходное состояние цепей индивидуального контроля состояния пиропатронов, коммутирующие узлы через токоограничивающие резисторы соединены с выводами нитей пиропатронов. Обмотки реле контроля одними выводами соединены с технологической шиной, которая используется только при наземных испытаниях, а вторыми выводами соединены с входом включения обтекания устройства, контакты реле контроля включены таким образом, что образуют цепь последовательного включения нитей пиропатронов и токоограничивающих резисторов. Вход каждого коммутирующего узла подключен к бортовой системе управления. 1 ил.

Изобретение относится в целом к области видеонаблюдения и более конкретно к способу управления системой мониторинга леса. Технический результат заключается в повышении надежности обнаружения (вероятности обнаружения), уменьшении вероятности ложного срабатывания, или ложного обнаружения объекта, уменьшении времени, необходимого на обнаружение, на осмотр и анализ информации о территории. Технический результат достигается за счет способа, который включает следующие этапы: вначале собирают текущую информацию об объекте наблюдения; создают маршрут для осмотра территории, по меньшей мере, одним средством наблюдения, состоящий из множества точек с фиксированными значениями ориентации средства наблюдения, которые выбирают таким образом, чтобы оптимально осмотреть всю возможную по техническим характеристикам средства наблюдения, рельефу местности и высоте сооружения территорию, и которые определяют множество участков наблюдения, при этом средство наблюдения просматривает каждый участок неподвижно с заданным значением увеличения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности обнаружения пожара и оптимизация количества пожарных извещателей в укрытиях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов и на других опасных промышленных объектах, где для контроля загазованности в технологических помещениях повышенной взрывопожароопасности используются инфракрасные газоанализаторы горючих газов, связанные с пожарной автоматикой объекта, а также применяются другие промышленные газоанализаторы для обнаружения газов, имеющих плотность ниже плотности воздуха, принцип действия которых основан на поглощении молекулами определяемого газа энергии светового потока и вычислении концентрации определяемого газа по отношению опорного и измерительного сигналов. Технический результат достигается за счет того, что комплекс пожарной сигнализации и контроля загазованности дополнительно содержит технические средства контроля удельной оптической плотности воздушной среды в защищаемом помещении, вычисляемой по ослаблению опорного сигнала оптических промышленных газоанализаторов. Указанные технические средства выполнены с возможностью передачи данных об удельной оптической плотности воздушной среды прибору приемо-контрольному пожарному от оптических промышленных газоанализаторов. Причем указанные газоанализаторы позиционируются как комбинированные оптические газоанализаторы/извещатели пожарные оптико-электронные дымовые (дополнительно сертифицированы в области пожарной безопасности). При этом комплекс пожарной сигнализации и контроля загазованности должен дополнительно содержать средства для местной индикации дежурного режима и режима передачи тревожного извещения при превышении оптической плотности контролируемой воздушной среды порога срабатывания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх