Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара

Авторы патента:


Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара
Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара
Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара
Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара
Оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара

 


Владельцы патента RU 2536383:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу оценки двух сигналов (IR, BL) рассеяния света в работающем по принципу рассеяния света оптическом устройстве (1) аварийной сигнализации. Технический результат - расширение области применения оптических методов и устройств определения и оценки сигналов рассеивания света. Согласно изобретению осуществляется оценка сигналов рассеяния света в оптическом устройстве аварийной сигнализации и выдача как взвешенного сигнала плотности дыма, так и взвешенного сигнала плотности пыли/пара. При этом подлежащие обнаружению частицы облучают светом в первом диапазоне длин волн и светом во втором диапазоне длин волн. Рассеиваемый частицами свет преобразуют в первый и второй не нормированный сигнал (IR',BL') рассеяния света. Оба сигнала (IR',BL') рассеяния света нормируют относительно друг друга так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль и пар, примерно одинаков. Кроме того, оба нормированных сигнала (IR, BL) рассеяния света преобразуют в соответствующий полярный угол и соответствующее расстояние в качестве полярных координат полярной системы координат. Затем из фактического значения расстояния (L) образуют соответствующий сигнал (R) плотности дыма и соответствующий сигнал (SD) плотности пыли/пара, при этом для этого взвешивают соответствующее фактическое значение расстояния (L) в зависимости от фактического значения полярного угла (α) противоходно относительно друг друга. Наконец, взвешенный сигнал (R) плотности дыма и взвешенный сигнал (SD) плотности пыли/пара выдают для дальнейшей оценки пожарных характеристик. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к способу оценки двух сигналов рассеяния света в работающем по принципу рассеяния света оптическом устройстве аварийной сигнализации. Подлежащие обнаружению частицы облучают светом в первом диапазоне длин волн и светом во втором диапазоне длин волн. Рассеиваемый частицами свет преобразуют в первый и второй сигнал рассеяния света. Оба сигнала рассеяния света нормируют относительно друг друга так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль и пар, примерно одинаков. Оба нормированных сигнала можно затем оценивать далее на предмет пожарных характеристик.

Кроме того, изобретение относится к оптическому устройству аварийной сигнализации, содержащему работающий по принципу рассеяния света детекторный блок и соединенный с ним электронный оценочный блок. Детекторный блок имеет по меньшей мере один источник света для облучения подлежащих обнаружению частиц и по меньшей мере один оптический приемник для измерения рассеиваемого частицами света. Испускаемый по меньшей мере одним источником света свет лежит по меньшей мере в одном первом диапазоне длин волн и в одном втором диапазоне длин волн. По меньшей мере один оптический приемник чувствителен для первого и/или второго диапазона длин волн, а также выполнен с возможностью преобразования принимаемого рассеиваемого света в первый и второй сигнал рассеяния света. Оценочный блок имеет первые средства для нормирования обоих сигналов рассеяния света так, что ход изменения их амплитуды примерно одинаков. Кроме того, он предназначен для оценки обоих нормированных сигналов на предмет противопожарных характеристик.

Кроме того, широко известно, что частицы с размером больше 1 мкм представляют главным образом пыль, в то время как частицы с размером меньше 1 мкм представляют главным образом дым.

Такой способ, соответственно, такое устройство аварийной сигнализации известно из международной публикации WO 2008/064396 А1. В публикации для увеличения чувствительности для обнаружения частиц дыма предлагается оценивать лишь второй сигнал рассеяния света с длиной волны синего света, когда соотношение амплитуд соответствует размеру частиц меньше 1 мкм. Если же соотношение амплитуд соответствует размеру частиц больше 1 мкм, то образуется разница из второго сигнала рассеяния света с длиной волны синего света и первым сигналом рассеяния света с длиной волны инфракрасного света. За счет образования разницы подавляется влияние пыли и тем самым инициирование ложной тревоги о наличии пожара.

Из US 7 738 098 В2 также известен способ, а также оптическое устройство аварийной сигнализации для оценки двух сигналов рассеяния света. Подлежащие обнаружению, имеющиеся в текучей среде частицы облучают светом в первом диапазоне длин волн, таком как, например, диапазон длин волн синего света, и светом во втором диапазоне длин волн, таком как, например, диапазон длин волн красного или инфракрасного света. Затем оба сигнала рассеяния света нормируют относительно друг друга так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль или пар, примерно совпадают, например, относительно портландцемента в качестве замены пыли.

Исходя из этого уровня техники, задачей изобретения является создание расширенного способа оценки сигналов рассеяния света, а также улучшенного устройства аварийной сигнализации. Задача изобретения решена с помощью предметов независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения способа и варианты выполнения данного изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Дополнительно к этому, в способе, согласно изобретению, оба нормированных сигнала рассеяния света преобразуют в соответствующий полярный угол и соответствующее расстояние в качестве полярных координат полярной системы координат. Из фактического значения расстояния образуют соответствующий сигнал плотности дыма и соответствующий сигнал плотности пыли/пара, при этом для этого взвешивают соответствующее фактическое значение расстояния в зависимости от фактического значения полярного угла, встречно, соответственно, противоходно друг другу. Наконец, взвешенный сигнал плотности дыма и взвешенный сигнал плотности пыли/пара выдают для (возможной) дальнейшей оценки пожарных характеристик.

Основная идея изобретения состоит в том, что наряду с выдачей сигнала плотности дыма для возможной дальнейшей обработки дополнительно выдают сигнал плотности пыли/пара для возможной дальнейшей обработки. Этот сигнал, например, позволяет оценивать, имеется ли недопустимо высокая плотность пыли и/или плотность (водяного) пара. Слишком высокая плотность пыли может представлять высокую угрозу безопасности и может, например, ускорять распространение пожара или способствовать вспышкам, соответственно, взрывам. Точно также слишком высокая плотность пара или плотность водяного пара может служить указанием утечки горячей воды, например, в нагревательной установке. Таким образом, дополнительный сигнал плотности пыли/пара может предпочтительно поставлять дополнительную информацию, в частности, в комбинации с сигналом плотности дыма, относительно подлежащей контролированию зоны.

За счет выдачи двух раздельных сигналов для наличия дыма и для наличия пыли, соответственно, пара возможна отдельная дальнейшая обработка, без необходимости подавления одного из обоих сигналов. С другой стороны, отношение первого нормированного сигнала рассеяния света ко второму нормированному сигналу рассеяния света не может быть точно измерено, не взирая на все допуски. Это обусловлено, с одной стороны, допусками настройки при изготовлении устройств аварийной сигнализации, старением конструктивных элементов, а также загрязнением оптической части, которые могут оказывать влияние, соответственно, изменять измерение рассеяния света. Кроме того, за счет выдачи двух отдельных сигналов для дыма и пыли/пара возможна очень высокая чувствительность для измерения дыма и одновременно более низкая чувствительность к наличию пыли, соответственно, пара, при этом она не полностью подавляется.

Согласно первому варианту выполнения способа, согласно изобретению, фактическое значение расстояния взвешивают дегрессивно при образовании сигнала плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла. Фактическое значение расстояния, в частности, то же самое фактическое значение, взвешивают прогрессивно при образовании сигнала плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла. Это справедливо для случая, когда полярный угол образуют из отношения, соответственно, частного первого ко второму нормированному сигналу рассеяния света.

В качестве альтернативного решения, для противоположного случая, когда полярный угол образуют из отношения, соответственно, частного второго к первому нормированному сигналу рассеяния света, фактическое значение взвешивают прогрессивно при образовании сигнала плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла. Фактическое значение расстояния, в частности, то же самое фактическое значение, взвешивают дегрессивно при образовании сигнала плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла.

При этом инверсия образования отношения, соответственно, частного, из которого с помощью функции арктангенса образуют полярный угол, соответствует образованию полярного угла того же отношения, соответственно, частного с помощью функции арккотангенса. При этом значения полярного угла для второго случая соответствуют значениям полярного угла, которые получаются из 90°, соответственно, π/2 минус первые значения полярного угла.

Под дегрессивным взвешиванием понимается, в частности, монотонно уменьшающееся взвешивание, например, на основе обратно пропорциональной функции, линейной функции с отрицательной крутизной, экспоненциальной функции с отрицательной экспонентой и т.д.

Под прогрессивным взвешиванием понимается, в частности, монотонно увеличивающееся взвешивание, например, на основе квадратной функции, экспоненциальной функции, линейной функции с положительной крутизной и т.д.

Согласно одному варианту выполнения способа, частицы облучают инфракрасным светом с длиной волны от 600 до 1000 нм, в частности, с длиной волны 940±20 нм, и синим светом с длиной волны от 450 до 500 нм, в частности, с длиной волны 470±20 нм. Свет может исходить, например, из одного единственного источника света, который попеременно во времени излучает инфракрасный свет и синий свет. Он может исходить также из двух отдельных источников света, в частности, из синего светодиода и инфракрасного светодиода. При этом особенно предпочтительным является применение инфракрасного светодиода с длиной волны 940±20 нм, а также синего светодиода с длиной волны 470±20 нм.

За счет этого возможна стабильная оценка принимаемого красного и синего света. При этом также при предположении, что влияния окружения и допуски конструктивных элементов и настройки изменяют характеристики срабатывания, не происходит полного подавления одного из обоих красного или синего сигналов рассеяния света. Другими словами, чувствительность устройства аварийной сигнализации за счет дегрессивного взвешивания становится меньше с увеличивающейся долей красного, однако всегда сохраняется определенная остаточная чувствительность. Таким образом, устройство аварийной сигнализации при высокой концентрации аэрозолей всегда подает сигнал тревоги, даже при очень уменьшенной чувствительности при пыли.

Предпочтительно, задаваемые размеры частиц имеют значение в диапазоне от 0,5 до 1,1 мкм, в частности, значение примерно 1 мкм. Согласно другому варианту выполнения способа, сравнительное значение амплитуды задается значением в диапазоне от 0,8 до 0,95, в частности, значением 0,9 соответственно, его обратным значением. При этом значение 0,9 соответствует примерно размеру частиц 1 мкм.

Кроме того, задача изобретения решена с помощью оптического устройства аварийной сигнализации, электронный оценочный блок которого имеет вторые средства для вычислительного преобразования обоих нормированных сигналов рассеяния света в соответствующий полярный угол и соответствующее расстояние в качестве полярных координат полярной системы координат. Кроме того, электронный оценочный блок имеет третьи средства для определения соответствующего сигнала плотности дыма и соответствующего сигнала плотности пыли/пара из фактического значения расстояния, при этом третьи средства для этого взвешивают соответствующее фактическое значение расстояния в зависимости от фактического значения полярного угла противоходно относительно друг друга и при этом третьи средства выдают взвешенный сигнал плотности дыма и взвешенный сигнал плотности пыли/пара для дальнейшей оценки на предмет пожарных характеристик.

Согласно одному варианту выполнения, третьи средства взвешивают дегрессивно фактическое значение расстояния при образовании сигнала плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла, т.е. монотонно уменьшающимся, например, обратно пропорционально, линейно с отрицательной крутизной и т.д. Кроме того, третьи средства взвешивают прогрессивно фактическое значение расстояния при образовании сигнала плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла, т.е. монотонно увеличивающимся, например, квадратно, экспоненциально, линейно с положительной крутизной и т.д. Это справедливо для случая, когда полярный угол образуют из отношения, соответственно, частного первого ко второму нормированному сигналу рассеяния света.

Согласно альтернативному варианту выполнения, третьи средства взвешивают фактическое значение расстояния прогрессивно при образовании сигнала плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла, т.е. монотонно увеличивающимся, например, квадратно, экспоненциально, линейно с положительной крутизной и т.д. Кроме того, третьи средства взвешивают дегрессивно фактическое значение расстояния при образовании сигнала плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла, т.е. монотонно уменьшающимся, например, обратно пропорционально, линейно с отрицательной крутизной и т.д. Это справедливо для другого случая, когда вторые средства образуют полярный угол из отношения второго к первому сигналу рассеяния света.

Электронный оценочный блок может быть аналоговой и/или цифровой электронной схемой, которая имеет, например, аналого-цифровой преобразователь, усилитель, компараторы, операционные усилители для нормирования сигналов рассеяния света и т.д. В простейшем случае этот оценочный блок является микроконтроллером, т.е. опирающимся на процессор электронным обрабатывающим блоком, который обычно и без того имеется для общего управления устройством аварийной сигнализации. Средства оценочного блока предпочтительно образованы стадиями программы, которые выполняются микроконтроллером, при необходимости с привлечением хранящихся в электронной памяти табличных значений, например, для сравнительных значений и пороговых значений сигналов. Соответствующая компьютерная программа может храниться в энергонезависимой памяти микроконтроллера. В качестве альтернативного решения, ее можно загружать из внешней памяти. Кроме того, микроконтроллер может иметь один или несколько интегрированных аналого-цифровых преобразователей для измерения обоих сигналов рассеяния света. Он может иметь, например, также цифро-аналоговый преобразователь, с помощью которого можно устанавливать интенсивности излучения по меньшей мере одного из обоих источников света с целью нормирования обоих сигналов рассеяния света.

Вторые средства могут быть реализованы, например, в виде компьютерной программы, которая преобразует обе оси прямоугольной системы координат, т.е. первый и второй нормированный сигнал рассеяния света, с помощью полярного преобразования в полярный угол и расстояние. Вторые средства могут быть также реализованы в виде таблицы или матрицы, которые хранятся в памяти электронного оценочного блока. В этой таблице, соответственно, матрице может храниться для каждой прямоугольной координаты, т.е. для каждого значения первого и второго сигнала рассеяния света, соответствующее значение расстояния и соответствующее значение полярного угла.

Третьи средства также могут быть реализованы в виде компьютерной программы, которая на основании значений обеих полярных координат, т.е. соответствующих значений расстояния и значений полярного угла, преобразует соответствующее значение расстояния с помощью соответствующей, зависящей от соответствующего значения полярного угла функции взвешивания в значение сигнала плотности дыма или в значение сигнала плотности пыли/пара.

Предпочтительно, вторые и третьи средства хранятся в виде электронных таблиц или матриц в оценочном блоке, с помощью которых для фактического значения первого и второго нормированного сигнала рассеяния света в виде прямоугольных координат определяется соответствующее взвешенное значение сигнала плотности дыма и соответствующее взвешенное значение сигнала плотности пыли/пара. С помощью этих таблиц реализуется как преобразование прямоугольных координат в полярные координаты, так и противоходное взвешивание соответствующего значения расстояния уже в виде согласованного числового значения.

Согласно одному варианту выполнения, детекторный блок имеет инфракрасный светодиод с длиной волны в первом диапазоне длин волн от 600 до 1000 нм, в частности, с длиной волны 940±20 нм, и синий светодиод с длиной волны во втором диапазоне длин волн от 450 до 500 нм, в частности, с длиной волны 470±20 нм.

Предпочтительно, задаваемый размер частиц имеет значение в диапазоне от 0,5 до 1,1 мкм, в частности, значение примерно 1 мкм.

Согласно другому варианту выполнения, электронный оценочный блок имеет четвертые средства для сравнения взвешенного сигнала плотности дыма по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала плотности дыма, а также сигнализационные средства для сигнализации по меньшей мере одной ступени опасности пожара, например, трех ступеней опасности пожара. Выдача каждой ступени пожароопасности может осуществляться оптически и/или акустически. В качестве альтернативного решения или дополнительно, они могут выдаваться по проводам и/или без проводов в центр пожарной сигнализации.

Согласно другому варианту выполнения, электронный оценочный блок имеет пятые средства для сравнения взвешенного сигнала плотности пыли/пара по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала пыли/пара, а также сигнализационные средства для сигнализации по меньшей мере одной ступени опасности пыли/пара, например, трех ступеней опасности пыли/пара. Выдача каждой ступени опасности пыли/пара может также осуществляться оптически и/или акустически. В качестве альтернативного решения или дополнительно, она могут выдаваться по проводам и/или без проводов в центр пожарной сигнализации.

Кроме того, предпочтительно, что сигнализатор опасности является сигнализатором пожара или задымления или сигнализатором всасывания дыма с соединяемой с ним системой труб для контролирования всасываемого воздуха из нуждающихся в контролировании помещений и установок.

Задача решена с помощью предметов независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения способа и варианты выполнения данного изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже приводится пояснение изобретения, а также предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - относительный уровень сигнала хода изменения амплитуды, например, инфракрасного и синего рассеянного света в логарифмическом масштабе в мкм, и с изображением средних размеров частиц типичных частиц дыма и пыли;

фиг. 2 - схема выполнения варианта выполнения способа для пояснения способа, согласно изобретению;

фиг. 3 - принцип функционирования устройства аварийной сигнализации, согласно одному варианту выполнения изобретения;

фиг. 4 - пример выполнения первой матрицы, с помощью которой отображаются значения сигналов рассеяния красного и синего света во взвешенном значении сигнала плотности дыма;

фиг. 5 - пример выполнения второй матрицы, с помощью которой отображаются значения сигналов рассеяния красного и синего света во взвешенном значении сигнала плотности пыли/пара.

На фиг. 1 показан относительный уровень сигналов BL, IR хода изменения амплитуды KIR, KBL, например, инфракрасного и синего света в логарифмическом масштабе в мкм и с изображенными средними размерами частиц, например, для частиц АЕ1-АЕ4 дыма и пыли (аэрозоли).

Позицией АЕ1 обозначен средний размер частиц дыма горящего хлопка примерно 0,28 мкм, позицией АЕ2 - размер частиц дыма для горящего фитиля примерно 0,31 мкм, позицией АЕ3 - размер частиц дыма для подгоревшего хлеба примерно 0,42 мкм и позицией АЕ3 - средний размер частиц пыли портландцемента примерно 3,2 мкм. Кроме того, нанесена штриховая линия, соответствующая 1 мкм, которая представляет эмпирическую границу между дымом и пылью/паром для типичных ожидаемых частиц. Она может быть установлена, в зависимости от подлежащего контролированию окружения, также в диапазоне от 0,5 до 1,1 мкм.

Позицией KIR обозначен ход изменения амплитуды сигнала IR рассеяния инфракрасного света с длиной волны 940 нм, и позицией KBL обозначен ход изменения амплитуды сигнала BL рассеяния синего света с длиной волны 470 нм. Оба сигнала BL, IR рассеяния света показаны уже нормированными относительно друг друга так, что ход изменения амплитуды для больших частиц, таких как пыли и пара, примерно совпадают. В показанном примере ход изменения амплитуды для частиц размером больше 3 мкм примерно одинаков.

Как показано на фиг. 1, синий свет больше рассеивается на меньших частицах, а инфракрасный свет - больше на больших частицах.

На фиг. 2 показана в качестве примера схема выполнения варианта выполнения способа для пояснения способа, согласно изобретению. Отдельные стадии S1-S7 могут быть моделированы с помощью подходящих стадий компьютерной программы и реализованы в основанном на процессоре обрабатывающем блоке устройства аварийной сигнализации, например, в микроконтроллере.

Позицией S0 обозначена начальная стадия. В этой начальной стадии можно, например, задавать размер частиц.

На стадии S2 оба сигнала IR', BL' рассеяния света нормируют относительно друг друга так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыли и пара, примерно совпадает. Этот процесс калибровки предпочтительно выполняют циклически в рамках ввода в эксплуатацию устройства аварийной сигнализации и при необходимости далее.

В обычном нормальном режиме работы устройства аварийной сигнализации на стадии S2 рассеиваемый частицами свет преобразуют в первый и второй нормированный сигнал IR, BL рассеяния света и тем самым измеряют.

На стадии S3 образуют частное Q, соответственно, отношение между обоими сигналами IR, BL рассеяния света. В данном случае образуют, например, отношение IR:BL. В качестве альтернативного решения может быть образовано также обратное значение обоих сигналов BL, IR рассеяния света.

На стадии S4 определяют посредством вычисления в качестве первой части преобразования в полярные координаты соответствующее значение полярного угла α с помощью функции арктангенса из определенного ранее частного Q.

На стадии S5 определяют посредством вычисления в качестве второй части преобразования в полярные координаты соответствующее значение расстояния L с помощью корня из суммы квадратов значений обоих сигналов рассеяния света.

На стадии S6 определяют и выдают значение R сигнала плотности дыма тем, что определяемое значение L расстояния взвешивают с помощью зависящей от определяемого значения полярного угла α дегрессивной функции f1 взвешивания.

На стадии S7 определяют и выдают значение SD сигнала плотности пыли/пара тем, что определяемое значение L расстояния взвешивают с помощью зависящей от определяемого значения полярного угла α прогрессивной функции f2 взвешивания.

Затем происходит обратное разветвление к стадии S2.

На фиг. 3 показан пример устройства 1 аварийной сигнализации, согласно первому варианту выполнения изобретения.

Оптическое устройство 1 аварийной сигнализации является, в частности, сигнализатором пожара или задымления. Оно может быть выполнено в виде точечного сигнализатора. Кроме того, оно может быть сигнализатором всасывания дыма с подключаемой к нему системой труб для контролирования всасываемого воздуха из нуждающихся в контролировании помещений и установок. Кроме того, устройство аварийной сигнализации имеет работающий по принципу рассеяния света детекторный блок 2. Он может быть расположен, например, в закрытой измерительной камере с находящимся в нем детекторным пространством DR. В этом случае сигнализатор 1 пожара или задымления является закрытым сигнализатором пожара или задымления. В качестве альтернативного решения или дополнительно, сигнализатор 1 пожара или задымления может быть так называемым открытым сигнализатором пожара или задымления, который имеет лежащее снаружи детекторного блока 2 детекторное пространство DR.

Детекторный блок 2 имеет по меньшей мере один не изображенный источник света для облучения подлежащих обнаружению частиц в детекторном пространстве DR, а также по меньшей мере один оптический приемник для измерения рассеиваемого частицами света. Предпочтительно, детекторный блок имеет инфракрасный светодиод с длиной волны в первом диапазоне длин волн от 600 до 1000 нм, в частности, с длиной волны 940 нм ± 20 нм, и синий светодиод с длиной волны во втором диапазоне длин волн от 450 до 500 нм, в частности, с длиной волны 470 нм ± 20 нм. Кроме того, детекторный блок 2 имеет по меньшей мере один оптический приемник, который чувствителен для первого и/или второго диапазона длин волн и предназначен для преобразования принимаемого рассеиваемого света в первый и второй (не нормированный) сигнал BL', IR' рассеяния света. Предпочтительно, такой оптический приемник является фотодиодом или фототранзистором. Оба сигнала BL', IR' рассеяния света могут быть также образованы со смещением во времени с помощью одного единственного, чувствительного для обоих диапазонов длин волн оптического приемника. В этом случае частицы попеременно облучают синим светом и инфракрасным светом и синхронно с этим образуют первый и второй сигнал BL', IR' рассеяния света.

Кроме того, устройство 1 аварийной сигнализации имеет соединенный с детекторным блоком 2 с возможностью передачи сигналов и данных оценочный блок с несколькими электронными средствами. Первое средство 3 служит для нормирования обоих (не нормированных) сигналов BL', IR' рассеяния света относительно друг друга, так что ход прохождения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль и пар, примерно совпадает. Это третье средство 3 может иметь, например, регулируемые усилители или демпфирующие звенья, с целью нормирования обоих сигналов BL', IR' рассеяния света относительно друг друга. Он может также создавать один или два выходных сигнала LED, с целью регулирования соответствующей интенсивности обоих источников света в детекторном блоке 2 так, что ход изменения амплитуды обоих сигналов BL', IR' рассеяния света для больших частиц, таких как пыль и пар, снова примерно совпадают. Позициями IR, BL обозначены получаемые в конечном итоге оба нормированных сигнала рассеяния света.

Кроме того, оценочный блок имеет второе средство 4 для преобразования в полярные координаты соответствующих первого и второго нормированного значения сигнала IR, BL рассеяния света в подлежащие выдаче значения расстояния L и полярного угла α. Преобразование может осуществляться, например, на основе математических, реализованных в программном обеспечении функций.

В правой части на фиг. 3 происходит соответствующее противоходное взвешивание соответствующего выданного значения расстояния L с помощью первой и второй, зависящих каждая от фактически определяемого значения полярного угла α функций взвешивания.

Предпочтительно, все компоненты показанного на фиг. 3 оценочного блока реализованы с помощью основанного на процессоре обрабатывающего блока, например, с помощью микроконтроллера. Последний имеет предпочтительно интегрированные аналого-цифровые преобразователи для измерения обоих сигналов BL', IR' рассеяния света, а также аналого-цифровые преобразователи и/или цифровые выходы для выдачи сигнала R плотности дыма и сигнала SD плотности пыли/пара. Средства оценочного блока реализованы предпочтительно с помощью подходящих стадий программы, которые затем выполняются в микроконтроллере.

На фиг. 4 показан пример первой матрицы, с помощью которой нормированные значения сигналов рассеяния красного и синего света отображаются во взвешенном значении сигнала плотности дыма. Показанная матрица является, например, хранящейся в памяти оценочного блока электронной таблицей. Показанные значения занимают, например, числовой диапазон от 0 до 252. Следовательно, они могут быть отражены в таблице в виде байта данных. Оба нормированных первый и второй сигналы рассеяния света, соответственно, оба нормированных красный и синий сигналы IR, BL дополнительно нормированы каждый относительно максимального значения 100%. Дополнительно к этому, показаны исходящие лучами из начала линии, которые разделяют матрицу, например, на пять треугольников, которые соответствуют каждый одной ступени плотности дыма или одному уровню плотности дыма. Исходящие из начала линии можно рассматривать также в качестве пороговых значений для сигнала плотности дыма. Ступени плотности дыма с большими числовыми значениями, например, правый нижний треугольник со значениями от 26 до 246, соответствует наивысшей, пятой ступени плотности дыма, которая обычно совпадает с пожарной тревогой. Левый верхний треугольник имеет лишь числовые значения 0. Это соответствует самой низкой ступени плотности дыма, т.е. обозначает отсутствие обнаружения частиц дыма или ОК. Лежащие промежуточно ступени плотности дыма соответствуют ступеням раннего или предварительного предупреждения.

Согласно изобретению, оба красный и синий сигналы IR, BL отображаются в представленных в виде вектора полярных координатах L, α. При этом в целом числовые значения, соответственно, значения сигналов рассеяния света увеличиваются с увеличением расстояния L. Одновременно значения уменьшаются в направлении поворота α с увеличением значения α. Это соответствует дегрессивному взвешиванию. Другими словами, значения при одинаковой длине вектора, соответственно, при одинаковом значении расстояния L, которое соответствует примерно одинаковому числу обнаруженных частиц, тем больше, чем меньше полярный угол α, соответственно, чем больше обнаружено синего света и, соответственно, чем больше обнаружено небольших частиц дыма.

На фиг. 5 показан пример второй матрицы, с помощью которой нормированные значения сигнала рассеяния красного и синего света отображены во взвешенном значении сигнала плотности пыли/пара.

Снова показаны исходящие из начала в виде лучей линии, которые разделяют матрицу, например, на пять треугольников, которые согласованы каждый с одной ступенью плотности пыли/пара или одним уровнем плотности пыли/пара. Исходящие из начала линии можно рассматривать также в качестве пороговых значений для сигнала плотности пыли/пара. Ступени плотности пыли/пара с большими числовыми значениями, например, левый верхний треугольник со значениями от 53 до 252, соответствует наивысшей, пятой ступени плотности пыли/пара, которая обычно совпадает с тревогой пыли/пара. Правый нижний треугольник имеет лишь числовые значения 0. Это соответствует самой низкой ступени плотности пыли/пара, т.е. обозначает отсутствие обнаружения больших частиц или ОК. Лежащие промежуточно ступени плотности пыли/пара соответствуют ступеням раннего или предварительного предупреждения.

Согласно изобретению, оба красный и синий сигнала IR, BL отображаются в представленных в виде вектора полярных координатах L, α. При этом в целом числовые значения, соответственно, значения сигналов плотности пыли/пара увеличиваются с увеличением расстояния L. Одновременно значения увеличиваются в направлении поворота α с увеличением значения α. Это соответствует прогрессивному взвешиванию. Другими словами, значения при одинаковой длине вектора, соответственно, при одинаковом значении расстояния L, которое соответствует примерно одинаковому числу обнаруженных частиц, тем больше, чем больше также полярный угол α, соответственно, чем больше обнаружено синего света и, соответственно, чем больше обнаружено больших частиц пыли/пара.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

1 Устройство аварийной сигнализации, сигнализатор задымления, сигнализатор пожара

2 Детекторный блок

3 Первое средство, средство для нормирования

4 Второе средство, преобразователь

5,6 Третье средство

α Значение полярного угла

АЕ1-АЕ4 Частицы дыма и пыли, аэрозоли

BL Второй сигнал рассеяния света, синий свет

BL' Не нормированный второй сигнал рассеяния света

DR Пространство обнаружения

f1,f2 Функции взвешивания

IR Первый сигнал рассеяния света, инфракрасный свет

IR' Не нормированный первый сигнал рассеяния света

KIR, KBL Ход изменения амплитуды

L Расстояние, длина

LED Выходные сигналы для источников света

Q Частное из первого и второго сигнала рассеяния света

R Сигналы плотности дыма

S1-S7 Стадии

SD Сигнал плотности пыли/пара

1. Способ оценки двух сигналов (IR, BL) рассеяния света в работающем по принципу рассеяния света оптическом устройстве (1) аварийной сигнализации, при этом
- подлежащие обнаружению частицы облучают светом в первом диапазоне длин волн и светом во втором диапазоне длин волн,
- рассеиваемый частицами свет преобразуют в первый и второй не нормированный сигнал (IR', BL') рассеяния света,
- оба сигнала (IR', BL') рассеяния света нормируют относительно друг друга так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль и пар, примерно одинаков,
- оба нормированных сигнала (IR, BL) рассеяния света преобразуют в соответствующий полярный угол и соответствующее расстояние в качестве полярных координат полярной системы координат,
- из фактического значения расстояния (L) образуют соответствующий сигнал (R) плотности дыма и соответствующий сигнал (SD) плотности пыли/пара, при этом для этого взвешивают соответствующее фактическое значение расстояния (L) в зависимости от фактического значения полярного угла (α) противоходно относительно друг друга, и
- взвешенный сигнал (R) плотности дыма и взвешенный сигнал (SD) плотности пыли/пара выдают для дальнейшей оценки пожарных характеристик.

2. Способ по п.1, в котором
- взвешенный сигнал (R) плотности дыма сравнивают по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала дыма и сигнализируют по меньшей мере одну ступень пожарной тревоги, и/или
- взвешенный сигнал (SD) плотности пыли/пара сравнивают по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала пыли/пара и сигнализируют по меньшей мере одну ступень тревоги пыли/пара.

3. Способ по любому из пп.1-2, в котором
- фактическое значение расстояния (L) взвешивают дегрессивно при образовании сигнала (R) плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла (α), и при этом фактическое значение расстояния (L) взвешивают прогрессивно при образовании сигнала плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла (α), а именно для случая, когда полярный угол образуют из отношения (Q) первого ко второму нормированному сигналу (IR, BL) рассеяния света,
или в качестве альтернативного решения,
- фактическое значение расстояния (L) взвешивают прогрессивно при образовании сигнала (R) плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла (α), и при этом фактическое значение расстояния (L) взвешивают дегрессивно при образовании сигнала (SD) плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла (α), а именно для случая образования обратного отношения.

4. Способ по любому из пп.1-2, в котором частицы облучают инфракрасным светом с длиной волны от 600 до 1000 нм, в частности с длиной волны 940±20 нм, и синим светом с длиной волны от 450 до 500 нм, в частности с длиной волны 470±20 нм.

5. Способ по любому из пп.1-2, в котором задаваемые размеры частиц имеют значение в диапазоне от 0,5 до 1,1 мкм, в частности значение примерно 1 мкм.

6. Оптическое устройство аварийной сигнализации, содержащее работающий по принципу рассеяния света детекторный блок (2) и соединенный с ним электронный оценочный блок, при этом
- детекторный блок (2) имеет по меньшей мере один источник света для облучения подлежащих обнаружению частиц и по меньшей мере один оптический приемник для измерения рассеиваемого частицами света, при этом испускаемый по меньшей мере одним источником света свет лежит по меньшей мере в одном первом диапазоне длин волн и в одном втором диапазоне длин волн, и при этом по меньшей мере один оптический приемник чувствителен для первого и/или второго диапазона длин волн, а также выполнен с возможностью преобразования принимаемого рассеиваемого света в первый и второй не нормированный сигнал (IR', BL') рассеяния света, и при этом
- электронный оценочный блок имеет
- первые средства (3) для нормирования обоих не нормированных сигналов (IR', BL') рассеяния света так, что ход изменения их амплитуды для больших частиц, таких как пыль и пар, примерно одинаков,
- вторые средства (4) для вычислительного преобразования обоих нормированных сигналов (IR, BL) рассеяния света в соответствующий полярный угол и соответствующее расстояние в качестве полярных координат полярной системы координат, и
- третьи средства (5, 6) для определения соответствующего сигнала (R) плотности дыма и соответствующего сигнала (SD) плотности пыли/пара из фактического значения расстояния (L), при этом третьи средства (5) для этого взвешивают соответствующее фактическое значение расстояния (L) в зависимости от фактического значения полярного угла (α) противоходно относительно друг друга, и при этом третьи средства (5, 6) выдают взвешенный сигнал (R) плотности дыма и взвешенный сигнал (SD) плотности пыли/пара для возможной дальнейшей оценки на предмет пожарных характеристик.

7. Оптическое устройство аварийной сигнализации по п.6, в котором
- третьи средства (5, 6) взвешивают дегрессивно фактическое значение расстояния (L) при образовании сигнала (R) плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла (α), и взвешивают прогрессивно фактическое значение расстояния (L) при образовании сигнала (SD) плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла (α), когда вторые средства (4) образуют полярный угол из отношения (Q) первого ко второму нормированному сигналу (IR, BL) рассеяния света, или в качестве альтернативного решения
- третьи средства (5, 6) взвешивают фактическое значение расстояния (L) прогрессивно при образовании сигнала (R) плотности дыма для увеличивающихся значений полярного угла (α), и взвешивают дегрессивно фактическое значение расстояния (L) при образовании сигнала (SD) плотности пыли/пара для увеличивающихся значений полярного угла (α), когда вторые средства (4) образуют полярный угол из отношения (Q) второго к первому сигналу (BL, IR) рассеяния света.

8. Оптическое устройство аварийной сигнализации по любому из пп.6 или 7, в котором детекторный блок (2) имеет инфракрасный светодиод с длиной волны в первом диапазоне длин волн от 600 до 1000 нм, в частности с длиной волны 940±20 нм, и синий светодиод с длиной волны во втором диапазоне длин волн от 450 до 500 нм, в частности с длиной волны 470±20 нм.

9. Оптическое устройство аварийной сигнализации по любому из пп.6 или 7, в котором задаваемый размер частиц имеет значение в диапазоне от 0,5 до 1,1 мкм, в частности значение примерно 1 мкм.

10. Оптическое устройство аварийной сигнализации по любому из пп.6 или 7, в котором электронный оценочный блок имеет четвертые средства для сравнения взвешенного сигнала (R) плотности дыма по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала дыма, а также сигнализационные средства для сигнализации по меньшей мере одной ступени опасности пожара.

11. Оптическое устройство аварийной сигнализации по любому из пп.6 или 7, в котором электронный оценочный блок имеет пятые средства для сравнения взвешенного сигнала (SD) плотности пыли/пара по меньшей мере с одним пороговым значением сигнала пыли/пара, а также сигнализационные средства для сигнализации по меньшей мере одной ступени опасности пыли/пара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области пожарной безопасности. .

Изобретение относится к устройствам формирования тест-сигналов для оперативного контроля исправности инфракрасных датчиков пожара или пламени и предназначено для применения в системах обеспечения пожаробезопасности объектов.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, выполняющим функцию обнаружения на ранней стадии возгораний, сопровождающихся появлением дыма в закрытых помещениях офисов, магазинов, банков, складских помещений, жилых домов, учреждений и предприятий.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеивания инфракрасного излучения.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к средствам обнаружения пожара, а именно к оптоэлектронным детекторам дыма. .

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах автоматической пожарной сигнализации в качестве линейного дымового пожарного извещателя в помещениях больших площадей и объемов для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности поглощения светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в системах пожарной сигнализации для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения.
Изобретение относится к способу обнаружения взрыва метана и угольной пыли на начальной стадии воспламенения метана и угольной пыли на предприятиях горной, нефтегазовой промышленности. Технический результат заключается в повышении помехозащищённости от внешних оптических помех. Способ включает в себя измерение излучения в спектральном участке теплового излучения продуктов горения (углекислого газа), при этом излучение выделенного спектрального участка дополнительно разделяется на два канала, в одном канале излучение проходит через кювету с углекислым газом и регистрируется фотоприемником, а в другом канале излучение проходит через нейтральный ослабитель, который выравнивает мощность излучения в данном канале перед регистрацией вторым фотоприемником с мощностью излучения, посылаемого на первый фотоприемник при отсутствии углекислого газа между тепловым излучением абсолютно черного тела и фотоприемниками, а о возникновении пламени судят по превышению сигнала в канале с нейтральным ослабителем по сравнению с сигналом в канале с кюветой.

Изобретение относится к области пожарной безопасности. Техническим результатом является повышение метрологической надежности и упрощение конструкции. Имеются излучатель, приемник дымности и приемник запыленности. Оптические каналы дымности и запыленности конструктивно образуют съемную измерительную камеру, удобную для обслуживания (периодической чистки от пыли). В канале дымности приемник воспринимает отраженный от частиц дыма луч излучателя. В канале запыленности приемник воспринимает отраженный от зеркала луч излучателя. Лучи приемников пространственно разделены. Электронный блок управления формирует сигнал тревоги по уровню дыма и сигнал запыленности измерительной камеры при достижении запыленности заданного уровня. Электронный блок управления построен на схематически простых функциональных элементах и не требует высокостабильного электропитания. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к фотоэлектрическому датчику дыма. Технический результат - повышение точности при обнаружении дыма. Изобретение характеризуется светоизлучающим элементом, который выполнен обращенным к области обнаружения в корпусе и выдает контрольный свет к области обнаружения; светопринимающим элементом, который предусмотрен в положении вне оптического пути контрольного света светоизлучающего элемента, чтобы быть обращенным к области обнаружения, и обнаруживает дым посредством приема рассеянного света контрольного света, который попадает в дым и рассеивается; и отражающим элементом, который предусмотрен внутри корпуса, и отражает контрольный свет, выдаваемый из светоизлучающего элемента, наружу светопринимающего элемента, чтобы контрольный свет не входил в светопринимающий элемент. 4 з.п. ф-лы, 11ил.

Изобретение относится к области пожарной сигнализации и может быть использовано в качестве автономного дымового пожарного извещателя для выявления увеличения оптической плотности воздуха по интенсивности рассеяния светового инфракрасного излучения. Технический результат - обеспечение необходимого потребления тока в дежурном режиме работы, при котором возможно создать автономный извещатель со встроенной батареей со сроком эксплуатации 10 лет и более. Автономный дымовой пожарный извещатель имеет батарею питания, контроллер, оптический индикатор, преобразователь напряжение-ток, излучающий инфракрасный диод, фотодиод, две клеммы, пьезоэлектрический излучатель, два резистора и конденсатор. 1 ил.
Наверх