專利名稱：自吸式火警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的、用于監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備、建筑物和庫(kù)房發(fā)生火災(zāi)的自吸式火警裝置，。
對(duì)于自吸式火警裝置，應(yīng)該理解為火警系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)抽吸管，其抽吸孔將空氣試樣從要被監(jiān)測(cè)的設(shè)備或空間區(qū)域取出并輸送到用于檢測(cè)不同火患參數(shù)的火警檢測(cè)器。
作為從監(jiān)測(cè)區(qū)域產(chǎn)生連續(xù)空氣流的抽吸措施，經(jīng)常使用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)，但是也可以使用不同的活塞泵或膜式泵。
對(duì)于低溫燃燒只產(chǎn)生微少熱量并且煙霧顆粒也非常緩慢地到達(dá)通常遠(yuǎn)離地安置的火警檢測(cè)器的監(jiān)測(cè)范圍的情況下，采用自吸式系統(tǒng)是有利的。這在較大空間和庫(kù)房中尤其是這種情況。在產(chǎn)生部分交換空氣流和強(qiáng)烈稀釋效應(yīng)的空調(diào)和強(qiáng)制通風(fēng)的空間中采用更高靈敏度的自吸式系統(tǒng)對(duì)于早期檢測(cè)是非常有利的。
對(duì)于傳統(tǒng)的非自吸式系統(tǒng)，報(bào)警器在相當(dāng)延遲的時(shí)刻被觸發(fā)并且延誤后面的滅火措施，這比起及早觸發(fā)報(bào)警的情況會(huì)出現(xiàn)大得多的財(cái)物和人員損害。
對(duì)于空調(diào)和強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，無(wú)抽吸系統(tǒng)幾乎不能實(shí)現(xiàn)早期識(shí)別，因?yàn)樵谀欠N情況下由于自身變化的氣流特性，在火災(zāi)出現(xiàn)狀態(tài)幾乎不能產(chǎn)生熱對(duì)流。
自吸式系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，抽吸孔可以位于確定有危險(xiǎn)的設(shè)備區(qū)域、如電控柜外殼或EDV(電子數(shù)字處理)設(shè)備的內(nèi)部，因此空氣試樣可以直接從特殊設(shè)備物體的危險(xiǎn)區(qū)域取得并收集到一起。由此可以及早檢測(cè)在設(shè)備區(qū)域出現(xiàn)的火情并采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧?。根?jù)數(shù)值集中程度、火災(zāi)危險(xiǎn)性和總體防火計(jì)劃在特別經(jīng)濟(jì)地早期火情識(shí)別意義上對(duì)于自吸式系統(tǒng)一般只使用高靈敏度的檢測(cè)器。已經(jīng)證實(shí)作為高靈敏度檢測(cè)器的光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)是特別適合的，即使最微量的熱分解煙霧顆粒產(chǎn)物(煙灰或懸浮顆粒)也能夠被檢出。
這種已知系統(tǒng)存在相當(dāng)多的變化方案并大多以LED或激光二極管作為散射光光源。在此由光源發(fā)射的光束穿過(guò)測(cè)量路段的試樣體積并在存在的煙霧顆粒上散射。然后非均勻分布的散射光通過(guò)一個(gè)或多個(gè)接收元件(光電檢測(cè)器)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)。其中散射光散射角的大小取決于試樣體積中煙霧顆粒的光波長(zhǎng)、大小和形狀以及光學(xué)特性。由設(shè)置在不同散射角的接收元件的信號(hào)分析，能夠推斷出空氣試樣中顆粒的數(shù)量。
在所抽吸的試樣體積中檢測(cè)最小量煙霧浮質(zhì)的最新研究中，采用增加高靈敏度和激光支持的精確測(cè)量系統(tǒng)。高能激光射線在出現(xiàn)煙霧顆粒時(shí)具有更準(zhǔn)且因此可以更好地檢測(cè)散射光強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)激光的光譜窄帶性產(chǎn)生以散射光理論為基礎(chǔ)所得到的測(cè)量值結(jié)果的明確性。為此經(jīng)常明顯地增加了用于激光檢測(cè)系統(tǒng)與空氣試樣室及氣體輸送最佳耦合的結(jié)構(gòu)費(fèi)用。
高靈敏度系統(tǒng)的缺陷是，存在由于產(chǎn)生意外的非重要火情參數(shù)(如香煙煙霧)而錯(cuò)誤報(bào)警的危險(xiǎn)或在檢測(cè)器上出現(xiàn)干擾或錯(cuò)覺(jué)參數(shù)，如細(xì)灰塵或水蒸汽。對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)常難以確定干擾量，以及為了識(shí)別火情要區(qū)分在被檢測(cè)煙霧顆粒的檢測(cè)體積中的非重要顆粒。
因此在防火技術(shù)中進(jìn)行大量的控制，以區(qū)分干擾或錯(cuò)覺(jué)參數(shù)，從而盡可能排除誤報(bào)。光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)能夠尤其無(wú)須附加措施地、具有優(yōu)點(diǎn)地用于那些僅以微小的干擾或錯(cuò)覺(jué)參數(shù)范圍進(jìn)行計(jì)算的地方。這些地方尤其是空調(diào)和潔凈區(qū)、EDV設(shè)備、半導(dǎo)體和生物以及電信和通信裝置的生產(chǎn)裝置。由上所述可明顯看出，為了對(duì)火情早期識(shí)別，總是要求有敏感的檢測(cè)系統(tǒng)，而干擾和錯(cuò)覺(jué)參數(shù)的影響卻會(huì)增加，這是相矛盾的。
在DE 19605637 C1中描述了一種檢測(cè)空氣流的方法和一種根據(jù)抽吸空氣試樣的原理識(shí)別火情的裝置。通過(guò)兩個(gè)抽吸管系統(tǒng)從被監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)域的室內(nèi)空氣或冷卻空氣中取出有代表性的份額并輸送到識(shí)別火情參數(shù)的檢測(cè)器。
及早識(shí)別火情的一個(gè)重要前提是識(shí)別在抽吸管系統(tǒng)中意外的干擾，例如通過(guò)評(píng)價(jià)抽吸孔的堵塞或抽吸管系統(tǒng)的中斷。在此，連續(xù)地將一定的空氣體積輸送到報(bào)警室起著重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，建議對(duì)于兩個(gè)抽吸管各使用一個(gè)空氣流傳感器，其輸出信號(hào)用于補(bǔ)償并監(jiān)測(cè)空氣流。作為另一可靠檢測(cè)火情參數(shù)的措施，建議在報(bào)警器的第二報(bào)警室設(shè)置第二檢測(cè)器。但是對(duì)于其方式或應(yīng)用卻未作詳盡說(shuō)明。
大多數(shù)目前已知的對(duì)自吸式火警裝置的研究的目的是，實(shí)現(xiàn)在形成階段就可靠地早期識(shí)別火情。
為此在抽吸系統(tǒng)或在所用(光學(xué))檢測(cè)器的敏感性(動(dòng)作閾值)上已經(jīng)進(jìn)行了許多改進(jìn)。為了改善檢測(cè)器的敏感性并使干擾或錯(cuò)覺(jué)參數(shù)的影響很微小已經(jīng)提出了多種不同的建議。
由DE4231088 A1已知火警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)根據(jù)散射光原理工作的煙霧檢測(cè)器，其散射光接收器可以定位在不同的散射角。為了獲得位于試樣體積中顆粒的精確圖象而建議，對(duì)光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)附加地配備偏振濾波鏡并確定散射光的偏振率。然后根據(jù)偏振率與散射角之間的明確相關(guān)性推斷出確定的煙霧類型。通過(guò)著火測(cè)試實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了不同煙霧類型的閾值圖形，然后將這些圖形與散射光和偏振檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較。然后根據(jù)兩個(gè)煙霧圖形的比較得出火災(zāi)類型的指示。
在這種已知的火警裝置中，對(duì)于如何將總是存在的干擾及錯(cuò)覺(jué)參數(shù)和作為火情參數(shù)出現(xiàn)的煙霧顆?？煽康剡M(jìn)行區(qū)分也未加說(shuō)明。
因此，由現(xiàn)有技術(shù)的已知缺陷提出本發(fā)明的目的，即，提供一種火警裝置，該火警裝置即使在出現(xiàn)干擾或錯(cuò)覺(jué)參數(shù)的情況也能夠及時(shí)地檢測(cè)火情，并可靠地區(qū)分對(duì)于火情和著火過(guò)程不重要的火情參數(shù)。此外按照本發(fā)明的火警裝置能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于火情的不同報(bào)警等級(jí)，它允許采用無(wú)級(jí)的彈性滅火措施。在此能夠在提高系統(tǒng)靈敏度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)誤報(bào)頻率的最小化。
按照本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)第一個(gè)權(quán)利要求的特征而實(shí)現(xiàn)。
在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的其它具有優(yōu)點(diǎn)的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明建議通過(guò)附加布置一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器或一個(gè)氣體傳感器陣列來(lái)補(bǔ)充高靈敏度光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)，并對(duì)各檢測(cè)器的測(cè)量值進(jìn)行產(chǎn)生報(bào)警等級(jí)的邏輯運(yùn)算。在此不僅散射光測(cè)量系統(tǒng)而且氣體傳感器都在信號(hào)技術(shù)上與微處理器系統(tǒng)和/或火警中心連接。本發(fā)明還涉及一種運(yùn)行這種火警裝置的方法，該方法的特征在于，根據(jù)設(shè)置在光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)不同散射角中的接收元件所檢測(cè)到的測(cè)量參數(shù)和由附加設(shè)置的氣體傳感器和/或氣體傳感器陣列檢測(cè)到的測(cè)量參數(shù)來(lái)形成總和信號(hào)。在本發(fā)明特別有利的結(jié)構(gòu)中，散射光測(cè)量系統(tǒng)的接收元件設(shè)置在向前和向后散射方向內(nèi)并這樣設(shè)置其信號(hào)處理，即，對(duì)于一定的試樣體積中的顆粒的特征參數(shù)，如顆粒顏色、大小和濃度，可以通過(guò)同時(shí)采集在向前和向后散射角范圍內(nèi)被檢測(cè)的信號(hào)來(lái)確定。
通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)和接收-微處理器系統(tǒng)同時(shí)采集和處理不同角度下散射的光射線是特別重要的。僅通過(guò)同時(shí)采集和處理來(lái)自不同散射光角度的散射光信號(hào)就能夠準(zhǔn)確地描述一定時(shí)刻在試樣體積中的顆粒分布，這是因?yàn)樵谠嚇芋w積中沒(méi)有靜態(tài)數(shù)值，其參數(shù)是根據(jù)抽吸裝置通流速度不斷變化的。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中，在按照本發(fā)明的自吸式火警裝置中還可以設(shè)置不同形式的火情檢測(cè)器，如溫度報(bào)警器或離子煙霧報(bào)警器，并與微處理器系統(tǒng)和/或火警中心在信號(hào)技術(shù)上連接。在此，除了優(yōu)選將檢測(cè)器以及氣體傳感器直接布置在抽吸裝置的抽吸流中以外，也可以將其布置在抽吸管的旁路中。
按照本發(fā)明，由上述火情檢測(cè)器在試樣體積中所采集的測(cè)量參數(shù)也可以加入火警裝置的信號(hào)處理中，并借助于在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)值通過(guò)評(píng)估算法(Bewertungsalgorithmen)相應(yīng)地加權(quán)。
按照本發(fā)明的、用于檢測(cè)火情煙霧顆粒的、組合在火警裝置中用于檢測(cè)燃燒氣體或/和特殊燃燒隱患?xì)怏w的氣體傳感器和/或氣體傳感器陣列的高靈敏度光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。在已經(jīng)進(jìn)行的燃燒狀態(tài)中，當(dāng)溫度上升時(shí)增加了完全燃燒產(chǎn)物、如CO2和H2O以及煙灰顆粒和煙霧浮質(zhì)的發(fā)散，通過(guò)高靈敏度散射光測(cè)量系統(tǒng)能夠非常準(zhǔn)確地推斷不同大小和分布的煙霧顆粒。
對(duì)此，氣體傳感器不僅能夠附加地及早檢測(cè)發(fā)生火情的參數(shù)，而且通過(guò)氣體傳感器或氣體傳感器陣列的測(cè)量參數(shù)能夠檢驗(yàn)和權(quán)重散射光系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果。如同所公知的，附加設(shè)置的氣體傳感器特別適合可靠地檢測(cè)開始燃燒時(shí)就產(chǎn)生的燃燒氣體，如CO、H2、CH4以及長(zhǎng)鏈的飽和和不飽和碳?xì)浠衔锛傲蚧?。通過(guò)對(duì)各燃燒參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和邏輯處理，能夠比目前已知的自吸式系統(tǒng)更早地可靠報(bào)警。但是只有當(dāng)達(dá)到或超過(guò)光學(xué)散射光測(cè)量系統(tǒng)所確定閾值的信號(hào)評(píng)價(jià)(Signalauswertung)、同時(shí)氣體傳感器也檢測(cè)燃燒氣體時(shí)才產(chǎn)生報(bào)警和不同的可預(yù)調(diào)整的等級(jí)。通過(guò)采用多個(gè)檢測(cè)不同氣體類型的傳感器或傳感器陣列能夠?qū)崿F(xiàn)所抽吸空氣試樣的寬帶氣體分析。氣體檢測(cè)的另一改進(jìn)可以通過(guò)由檢測(cè)范圍所預(yù)計(jì)的燃燒或低溫氣體類型的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在電纜井或儀器和設(shè)備的其它空心和中間空間中延伸的電纜、接頭和連接是在其中產(chǎn)生火災(zāi)的最經(jīng)常的原因。
大多數(shù)窄限的過(guò)熱(engbegrenzte Ueberhitzung)可能導(dǎo)致低溫燃燒，其中特殊材料的、氣態(tài)產(chǎn)品(熱解氣體)如HCL在各種濃度下被釋放。在火警裝置中使用的氣體傳感器可以根據(jù)要被檢定的氣體從大量不同的測(cè)量元件(氣體傳感器)中選擇，并已經(jīng)能夠在測(cè)量技術(shù)上檢測(cè)出非常微少的在ppb范圍內(nèi)的氣體濃度。如同通過(guò)光學(xué)散射光檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)煙霧顆粒一樣，在氣體傳感器中獲得(火情試驗(yàn))并電存儲(chǔ)相應(yīng)的火情圖形。
這樣保存的數(shù)據(jù)庫(kù)例如在微處理器系統(tǒng)的存儲(chǔ)區(qū)自動(dòng)編碼并作為比較數(shù)據(jù)供實(shí)際測(cè)得的測(cè)量參數(shù)使用。因此，由按照本發(fā)明的火警裝置的不同火警器對(duì)所測(cè)得的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行比較和權(quán)重能夠及早并可靠地識(shí)別火情。由于干擾或錯(cuò)覺(jué)信號(hào)造成的誤報(bào)警可以最大程度地被排除。如果火警識(shí)別裝置或多個(gè)這種裝置的數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)中央監(jiān)視單元，優(yōu)選火警中心，進(jìn)行處理，則通過(guò)周期性地詢問(wèn)各火情檢測(cè)器還可以在時(shí)間上精確地表征火情過(guò)程并提供火情過(guò)程分析。這一點(diǎn)可以非常實(shí)用地用于傳遞給對(duì)應(yīng)措施并用于確定相應(yīng)于危險(xiǎn)程度的分級(jí)預(yù)警時(shí)間。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述火警裝置也可以無(wú)自吸系統(tǒng)地運(yùn)行。因此按照本發(fā)明的火警裝置完全可以設(shè)置在通風(fēng)井或類似的以一定流速通流氣流的場(chǎng)所。試樣獲取則例如可以通過(guò)在火警裝置外殼上相應(yīng)尺寸的開孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在借助于附圖和一個(gè)實(shí)施例描述本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)。
附圖中

圖1為按照本發(fā)明的具有抽吸管的火警裝置，圖2為散射光測(cè)量系統(tǒng)和附加設(shè)置的檢測(cè)器的信號(hào)處理流程圖，圖3為火警裝置各系統(tǒng)組成的方框圖。
圖1示出按照本發(fā)明的火警裝置2，它通過(guò)抽吸管1與要被監(jiān)測(cè)的可能發(fā)生火災(zāi)的設(shè)備或空間區(qū)域連接。
在另一實(shí)施形式中也可以設(shè)置多個(gè)具有多個(gè)抽吸孔的抽吸管，或者抽吸管可以由彈性的軟管構(gòu)成，其開孔從難以達(dá)到的設(shè)備區(qū)域抽吸空氣。
通過(guò)抽風(fēng)機(jī)3以可調(diào)整的恒定流速連續(xù)地抽吸空氣試樣并輸送到火警裝置2的測(cè)量室(試樣體積)。在考慮到最大允許移送時(shí)間的情況下，抽吸管網(wǎng)例如可以設(shè)計(jì)到200m長(zhǎng)。通過(guò)氣流傳感器10測(cè)量所抽吸空氣的流速并與所提供的理論值進(jìn)行比較。當(dāng)超出偏差時(shí)觸發(fā)故障報(bào)警。
在此，光源4，接收元件6、8和聚焦鏡5、7分別通過(guò)玻璃屏蔽(Plexiglasabschirmung)(未示出)與所抽吸的煙霧氣體試樣體積隔離。對(duì)于用于具有較高空氣速度的使用區(qū)域，如對(duì)于排氣或空調(diào)管道的使用區(qū)域，也可以采用所謂的旁路技術(shù)。在此，通過(guò)管道系統(tǒng)持續(xù)地從要被監(jiān)測(cè)的通道中取出空氣試樣并可以通過(guò)散射光測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量室輸送，在那里也可以設(shè)置氣體傳感器9。
在圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量結(jié)構(gòu)中，高靈敏度的煙霧顆粒測(cè)量系統(tǒng)16相對(duì)于空氣流以直角設(shè)置并通過(guò)上述玻璃進(jìn)行屏蔽。測(cè)量系統(tǒng)由高能窄帶光源、與之對(duì)置的射線收集器以及各收集及聚焦鏡5、7所組成，窄帶光源優(yōu)選具有用于在準(zhǔn)直焦點(diǎn)的煙霧顆粒上產(chǎn)生散射光強(qiáng)的帶準(zhǔn)直鏡的激光二極管4，而聚焦鏡將所屬空間扇形角內(nèi)的散射光成象到各接收元件6、8(光學(xué)檢測(cè)器)上。為了進(jìn)行準(zhǔn)確分析，檢測(cè)體積要保持盡可能地小，并基本上通過(guò)透鏡系統(tǒng)中激光射線在這個(gè)準(zhǔn)直焦點(diǎn)上的直徑的焦點(diǎn)橫截面體積來(lái)確定。在此，這樣設(shè)置接收元件6、8和收集及聚焦鏡5、7，使來(lái)自向前方向和向后方向空間扇形角的散射光射線被檢測(cè)。
向前和向后散射的光在接收元件上產(chǎn)生一個(gè)與所接收的散射光強(qiáng)成比例的電信號(hào)，該信號(hào)在所連接的微處理器系統(tǒng)13和/或火警中心15中進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。
按照這種測(cè)量原理獲得的測(cè)量值在比例上對(duì)應(yīng)于煙霧顆粒濃度，但是也對(duì)應(yīng)于顆粒特性，如形狀、顏色和大小。在一種有利的火情識(shí)別系統(tǒng)實(shí)施形式中，高能光源(例如激光二極管)通過(guò)脈沖激勵(lì)電路進(jìn)行控制，這將數(shù)倍地提高光源的使用壽命。
只有要進(jìn)行新的散射光測(cè)量時(shí)，調(diào)制的光脈沖才由電子控制設(shè)備13觸發(fā)。按照本發(fā)明，一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器9或一個(gè)由多個(gè)氣體傳感器組成的氣體傳感器陣列設(shè)置在抽吸流或旁路里面，并通過(guò)信號(hào)導(dǎo)線與微處理器系統(tǒng)13和/或火警中心15連接。在此，可以使用不同的氣體報(bào)警器或氣體傳感器陣列，來(lái)檢測(cè)不同的、表征早期火災(zāi)發(fā)生狀態(tài)的燃燒氣體。這種燃燒氣體尤其是早期產(chǎn)生的氣體，如CO、H2、CH4以及長(zhǎng)鏈的飽和和不飽和碳?xì)浠衔锛傲蚧?，但是也可能是有特殊火?zāi)隱患的氣體(如HCL)，例如PVC在熱分解中產(chǎn)生的氣體，可以通過(guò)使用專門的氣體傳感器可靠地進(jìn)行檢測(cè)。按照本發(fā)明的智能火情識(shí)別能夠通過(guò)氣體傳感器的測(cè)量值進(jìn)行散射光信號(hào)的邏輯處理和運(yùn)算。按照本發(fā)明，為了進(jìn)行散射光信號(hào)和其它檢測(cè)器信號(hào)的信號(hào)處理，并依據(jù)所采用的分析判據(jù)，也可以使用一個(gè)或多個(gè)微處理器作為分散的計(jì)算單元。
在圖2中示出用于火災(zāi)識(shí)別裝置信號(hào)處理的各個(gè)方法步驟。
按照應(yīng)用于散射光測(cè)量系統(tǒng)的米氏散射光理論(Mie-Streulicht-Theorie)散射到顆粒上的光的方向和強(qiáng)度取決于顆粒的形狀、顏色和大小以及光波長(zhǎng)。如果通過(guò)相應(yīng)的接收元件設(shè)置已知光波長(zhǎng)、光功率和散射角并對(duì)所測(cè)得的散射光強(qiáng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，則可以推斷出煙霧顆粒在試樣體積中的特性和分布(濃度)。更精確的結(jié)論通過(guò)多于兩個(gè)散射角17，18，19的散射光強(qiáng)度測(cè)量來(lái)獲得。按照本發(fā)明，對(duì)向前方向散射的光分量17與向后散射的光分量18同步進(jìn)行測(cè)量和分析而產(chǎn)生一個(gè)良好的用于確定火情的可供使用的結(jié)論。在所給實(shí)施例中已經(jīng)證實(shí)，實(shí)際中所需的各測(cè)量通道的扇形散射角數(shù)值在向前方向?yàn)榧s20°±4°，而在向后方向?yàn)?60°±4°。其它的散射光檢測(cè)裝置(接收元件)最好設(shè)置在5°至45°之間強(qiáng)度劇烈變化的角度范圍內(nèi)。然后可以由與角度有關(guān)的散射光強(qiáng)度的矢量獲得一個(gè)或多個(gè)強(qiáng)度參數(shù)并由與角度有關(guān)的散射光強(qiáng)度的對(duì)數(shù)關(guān)系確定一個(gè)或多個(gè)顆粒特性參數(shù)。在由不同的空間角度17、18、19采集各散射光強(qiáng)度的數(shù)值之后，將這些數(shù)值在下一個(gè)方法步驟20中標(biāo)準(zhǔn)化成為一個(gè)特性矢量(例如按照大小、顏色和折射率分類)。在煙霧浮質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)21中存儲(chǔ)著許用計(jì)算煙霧特性的比較數(shù)據(jù)。然后22將由20所獲得的特性矢量和在21中存儲(chǔ)的比較數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算成煙霧-等同參數(shù)。高靈敏度測(cè)量電路23的煙霧-散射光強(qiáng)度在方法步驟27中通過(guò)由氣體傳感器24獲得的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。
附加地也可以對(duì)選擇的煙霧傳感器(離子煙霧報(bào)警器或光學(xué)煙霧報(bào)警器)25和/或選擇的溫度報(bào)警器26的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。各測(cè)量參數(shù)和相互關(guān)系的評(píng)估借助于算法和比較分析實(shí)現(xiàn)，算法和比較分析可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)28中檢驗(yàn)火災(zāi)的數(shù)據(jù)。
另一方法規(guī)定，將由方法步驟27所獲得的總和信號(hào)與預(yù)參數(shù)化的閾值進(jìn)行比較，并將相應(yīng)的比較結(jié)果輸送到相應(yīng)于控制器和顯示器的報(bào)警級(jí)29。也可以附加地規(guī)定選擇特定參數(shù)報(bào)警級(jí)中的單個(gè)顯示器或單個(gè)控制器30與相應(yīng)的特定閾值進(jìn)行比較。例如CO報(bào)警當(dāng)超過(guò)最高濃度時(shí)就可被觸發(fā)，而不計(jì)其它的測(cè)量參數(shù)。對(duì)于散射光測(cè)量系統(tǒng)16，也可以設(shè)一選定的報(bào)警級(jí)單個(gè)顯示器或單個(gè)控制器。
圖3示出按照本發(fā)明的火災(zāi)報(bào)警裝置的系統(tǒng)組成方框圖。兩個(gè)高靈敏度的測(cè)量電路32和33分別處理由接收元件6、8所提供的散射信號(hào)。激光二極管作為光源由激光激勵(lì)電路34脈沖形地控制，其中脈沖由微處理器系統(tǒng)13提供。具有優(yōu)點(diǎn)的是，二極管激光只在測(cè)量時(shí)刻被激勵(lì)，由此數(shù)倍延長(zhǎng)激光器的使用壽命。氣體傳感器35和選擇的溫度傳感器37同樣通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換與微處理器系統(tǒng)13連接。取樣保持電路36特別重要，該電路通過(guò)微處理器系統(tǒng)的觸發(fā)脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)散射光測(cè)量值的同步采集。由此，按照本發(fā)明能夠得到關(guān)于在試樣體積中所包含的煙霧浮質(zhì)濃度和特性的準(zhǔn)確信息，尤其是對(duì)于確定的顆粒特征參數(shù)的出現(xiàn)特性(Auftrittsverhalten)的統(tǒng)計(jì)結(jié)論能夠?qū)M(jìn)一步處理作出好的選擇。微處理器系統(tǒng)13執(zhí)行分析算法并評(píng)估氣體及散射光測(cè)量回路、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和結(jié)果、控制依事件而定的顯示和外圍單元、執(zhí)行與可連接的外圍設(shè)備38的通訊以及補(bǔ)償與環(huán)境有關(guān)的靈敏散射光回路的浮質(zhì)背景漂移(Aerosolhintergrunddrift)。
附圖標(biāo)記表1有抽吸管的抽吸裝置2火警裝置3抽風(fēng)機(jī)4高能窄帶光源(例如激光二極管)5第一散射光測(cè)量回路的光束收集及聚焦鏡6第一散射角接收元件(檢測(cè)器)7第二散射光測(cè)量回路的光束收集及聚焦鏡8第二散射角接收元件(檢測(cè)器)9氣體傳感器或傳感器陣列10氣流傳感器11溫度報(bào)警器或熱傳感器12離子煙霧報(bào)警器或光學(xué)煙霧報(bào)警器13微處理器系統(tǒng)(用于測(cè)量控制、數(shù)據(jù)分析和儲(chǔ)存)14顯示和控制模塊(繼電器、LCD、LED)15火警中心(建筑物主控技術(shù)設(shè)備、調(diào)度臺(tái)-PC)火警識(shí)別裝置信號(hào)處理流程圖標(biāo)記說(shuō)明16高靈敏度煙霧粒子散射光測(cè)量系統(tǒng)17散射角α1的散射光強(qiáng)度18散射角α2的散射光強(qiáng)度19散射角αn的散射光強(qiáng)度20特征矢量值的標(biāo)準(zhǔn)化21煙霧粒子數(shù)據(jù)庫(kù)(允許獲知的煙霧特性的比較數(shù)據(jù))22通過(guò)21的特征矢量和隨時(shí)間的出現(xiàn)特性處理成煙霧強(qiáng)度特征值23高靈敏度測(cè)量回路16的煙霧-散射光強(qiáng)度24氣體傳感器(著火氣體傳感器)或傳感器陣列(例如CO傳感器)25可選擇的煙霧檢測(cè)器(離子煙霧檢測(cè)器、光學(xué)煙霧檢測(cè)器)26可選擇的溫度報(bào)警器(溫度傳感器)27借助29和時(shí)間相關(guān)性將散射光及氣體傳感器強(qiáng)度評(píng)估為累加信號(hào)，也可選擇考慮溫度報(bào)警器26和煙霧檢測(cè)器25的測(cè)量參數(shù)28由獲知的試驗(yàn)著火數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行評(píng)估運(yùn)算29累加信號(hào)與預(yù)參數(shù)化的閾值比較、控制并顯示相關(guān)的報(bào)警等級(jí)30根據(jù)與各閾值的比較得出的各特征值的報(bào)警等級(jí)選擇性單個(gè)顯示或控制31高靈敏度散射光測(cè)量系統(tǒng)早期警報(bào)的報(bào)警等級(jí)選擇性單個(gè)顯示或控制圖3中系統(tǒng)組成方框圖的標(biāo)記說(shuō)明32向前散射角范圍高靈敏度測(cè)量回路33向后散射角范圍高靈敏度測(cè)量回路34激光激勵(lì)電路，只在測(cè)量時(shí)間通過(guò)μP脈沖工作35氣體傳感器測(cè)量回路36取樣保持電路37可選擇的溫度和/或煙霧傳感器測(cè)量回路38外圍配置和控制單元(配置及監(jiān)測(cè)PC、火警及滅火控制中心)
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測(cè)有著火和/或爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備和建筑物的自吸式火警裝置，包括一個(gè)用于可控地從監(jiān)測(cè)區(qū)域抽吸環(huán)境空氣的抽吸裝置(1，3，10)、一個(gè)高靈敏度的光學(xué)的散射光測(cè)量系統(tǒng)(2，16)，該系統(tǒng)具有一個(gè)高能光源(4)和一個(gè)或多個(gè)接收元件(6，8)，所述接收元件用于檢測(cè)以一個(gè)或多個(gè)散射角散射在位于測(cè)量區(qū)域內(nèi)的煙霧顆粒上的光輻射線，其中散射光測(cè)量系統(tǒng)(2)的接收元件(6，8)與微處理器系統(tǒng)(13)和/或火警中心(15)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)，其特征在于，附加地設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器(9)和/或一個(gè)氣體傳感器陣列(9)，它們至少檢測(cè)一種著火氣體類型，并在信號(hào)技術(shù)上同樣與中央或分散的微處理器系統(tǒng)(13)和/或火警中心(15)連接進(jìn)行信號(hào)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的火警裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器(9)設(shè)置在抽吸管(1)的空氣流內(nèi)或設(shè)置在一個(gè)旁路管內(nèi)，并由電化學(xué)氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳感器、離子遷移攝譜計(jì)或熱色調(diào)傳感器構(gòu)成，用于檢測(cè)著火氣體如CO、H2、CH4，以及長(zhǎng)鏈的飽和和不飽和碳?xì)浠衔锛傲蚧锘蛴刑厥饣馂?zāi)隱患的氣體如HCL，其中所述傳感器對(duì)于不同和/或相同的氣體類型具有不同的測(cè)量范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的火警裝置，其特征在于，所述光學(xué)的散射光測(cè)量系統(tǒng)(2)具有至少兩個(gè)接收元件(6，8)，它們相對(duì)于來(lái)自抽吸管(1)的試樣流測(cè)量體積按這樣的方式設(shè)置，即，可同時(shí)檢測(cè)在向前散射角范圍內(nèi)和向后散射角范圍內(nèi)的、散射在煙霧顆粒上的光輻射線，而同時(shí)得到的測(cè)量值可以在微處理器系統(tǒng)(13)或火警中心(15)中處理成為表征測(cè)量體積內(nèi)煙霧劑的測(cè)量參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的火警裝置，其特征在于，設(shè)置另一些按照不同測(cè)量原理工作的火情檢測(cè)器(11，12)，例如離子煙霧報(bào)警器(12)或光學(xué)煙霧報(bào)警器(12)(最好具有與靈敏的散射光系統(tǒng)不同的波長(zhǎng)、靈敏度范圍或測(cè)量原理)和/或溫度報(bào)警器(11)，它們同樣在信號(hào)技術(shù)上與微處理器系統(tǒng)(13)和/或火警中心(15)連接，以便對(duì)在試樣體積內(nèi)獲得的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行評(píng)估。
5.運(yùn)行如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的火警裝置的方法，其特征在于，將在散射光測(cè)量系統(tǒng)(16)的散射光接收器(17，18，19)上逐個(gè)發(fā)生的散射光信號(hào)傳輸給微處理器系統(tǒng)(13)，并對(duì)由一個(gè)或多個(gè)附加的氣體傳感器(9)或一個(gè)傳感器陣列所提供的、并同樣傳輸給微控制器(13)的測(cè)量值同時(shí)進(jìn)行共同的處理而得到一個(gè)總和信號(hào)(27)，接著將這樣產(chǎn)生的總和信號(hào)與預(yù)參數(shù)化存儲(chǔ)的閾值(29)進(jìn)行比較，比較的結(jié)果構(gòu)成觸發(fā)報(bào)警信號(hào)或/和報(bào)警等級(jí)的判定基礎(chǔ)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，由附加設(shè)置的火警器(11，12)、如離子煙霧報(bào)警器(12)和/或溫度報(bào)警器(11)產(chǎn)生的測(cè)量參數(shù)也包括在總和信號(hào)(27)的評(píng)估中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，為了評(píng)估由不同的附加設(shè)置的火警器(24，25，26)所提供的測(cè)量參數(shù)，通過(guò)比較存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)(28)中的評(píng)估算子進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從各火警器(11，12，24，25，26)、散射光測(cè)量系統(tǒng)(13)的累加信號(hào)以及總和信號(hào)(27)，實(shí)現(xiàn)要控制的報(bào)警等級(jí)的選擇，并可根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域當(dāng)?shù)氐木唧w條件或特殊的使用目的進(jìn)行調(diào)整。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，對(duì)各檢測(cè)器測(cè)量值的評(píng)估通過(guò)邏輯運(yùn)算成為一種火災(zāi)過(guò)程分析，而其結(jié)果例如在(15，38)上顯示出來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自吸式火警裝置以及一種運(yùn)行此火警裝置的方法，該火警裝置具有一個(gè)用于可控地從檢測(cè)區(qū)域抽吸環(huán)境空氣的抽吸裝置(1，3，10)、一個(gè)高靈敏度的光學(xué)的散射光測(cè)量系統(tǒng)(2，16)，此系統(tǒng)具有一個(gè)高能光源(4)和一個(gè)或多個(gè)接收元件(6，8)，用于檢測(cè)以一個(gè)或多個(gè)散射角散射在位于測(cè)量區(qū)域內(nèi)的煙霧顆粒上的光輻射線。散射光測(cè)量系統(tǒng)(2，16)的接收元件(6，8)與微處理器系統(tǒng)(13)和/或火警中心(15)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)。按照本發(fā)明，在火警裝置中附加設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器(9)和/或一個(gè)氣體傳感器陣列(9)，它們至少檢測(cè)一種著火氣體類型，并在信號(hào)技術(shù)上同樣與中央或分散的微處理器系統(tǒng)(13)和/或火警中心(15)連接進(jìn)行信號(hào)處理。
文檔編號(hào)G08B17/103GK1462418SQ02801569
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者米夏埃爾·施波恩, 豪克·迪特默, 庫(kù)爾特·倫凱特 申請(qǐng)人:鞍點(diǎn)有限公司