專利名稱：組合的散射光和消光火警探測器的制作方法
組合的散射光和消光火警探測器
本發(fā)明涉及一種用于通過火警探測器探測火焰的方法，該火警探測 器包括至少兩個傳感器單元并監(jiān)測結(jié)構(gòu)上有限的空間，其中通過該火警 探測器的第一傳感器單元根據(jù)散射光法監(jiān)測第一火焰參數(shù)。
通常的點式報警器(Punktmelder),例如所謂的散射光報警器，幾 乎毫無例外地在陰暗的測量室，所謂的迷宮式密封(Labyrinth)中測量。 由此大大地減少了由光引起的干擾影響。此外，接收二極管的靜電流和 與此相關的噪音得到減小。另一方面，迷宮式密封必然具有如下缺點， 即煙延遲很久才進入，且迷宮式密封內(nèi)部的煙濃度至多漸近地達到外部 的濃度值。因此可能的火焰被相應遲晚地探測到。
在高的房間中，煙濃度通常朝向天花板大大減小。取決于火焰能量 和房間高度，最大濃度可能遠離天花板。因此，通常的點式報警器延遲 很久才會探測到可能的火焰。
散射光法還可以在陰暗的測量室之外用在待監(jiān)測的房間中。然而這 種應用產(chǎn)生明顯多的來自周圍的千擾影響。因此例如進入到測量區(qū)域中 的昆蟲，或者例如在清掃時的無意的遮擋，必須能夠可靠地與火焰或煙 區(qū)分開。大多數(shù)情況下嘗試通過如下方式來克服上述缺點，即測量或監(jiān) 測限于緊鄰火警探測器的附近。在此，與火警探測器的表面的4cm至 10cm的距離通常被認為是典型的。可惜采用這種方式僅能有限地減小 上述缺點。
直線式火警探測器發(fā)送光線橫向穿過待監(jiān)測的房間，并在光線被煙 削弱(消光)時引發(fā)報警。其中發(fā)送器和接收器是否設置在房間的相對 的墻壁上的分別單獨的設備中，或者它們是否組裝在一個單元中無關緊 要。于是在一個單元的情況下，在相對的墻壁上的反射器是必需的。因 為測量距離通常為若干米，所以直線式報警器的靈敏度通常大于散射光 報警器的靈敏度。另外，直線式報警器可以位于高的房間中預計仍有煙 的高度。當然，在這種設置的情況下光線受到影響或者甚至完全中斷的 可能性遠大于光線僅在報警器周圍起作用的情況。
本發(fā)明的目的在于，提出一種用于盡早探測到火焰的簡單且有效的 方案。根據(jù)本發(fā)明，所述目的分別通過獨立權(quán)利要求的主題得以實現(xiàn)。對 本發(fā)明的改進在從屬權(quán)利要求中說明。
本發(fā)明的要點在于，為了盡早地探測到火焰，使用一種火警探測器， 其具有用于采用散射光法監(jiān)測第一火焰參數(shù)的第一傳感器單元和用于 采用消光法監(jiān)測第二火焰參數(shù)的第二傳感器單元。根椐本發(fā)明，第一傳 感器單元由至少一個發(fā)光的發(fā)送單元和至少一個接收所發(fā)出的光的接 收單元構(gòu)成。第二傳感器單元由至少兩個高度集束的發(fā)光的發(fā)送單元和 至少一個接收所發(fā)出的光的接收單元構(gòu)成。火警探測器的兩個傳感器單 元的信號可以單獨地或者也可以組合地被諸如模糊控制器的合適的分 析單元分析。其中火警探測器通常安裝在結(jié)構(gòu)上有限的房間的天花板 上。兩個傳感器單元可以部分地使用相同的部件。這意味著，至少兩個 發(fā)出緊密集束的光線的發(fā)送單元可以共同地被兩個傳感器單元使用。根
椐本發(fā)明，對于這種發(fā)送單元來說，可以使用IR激光二極管、IR二極 管等。于是接收單元可以將所接收的信號傳輸至火警探測器的為此設置 的分析單元。由至少兩個發(fā)送單元發(fā)出的緊密集束的光線從天花板射向 地板，且在這種情況下可以平行或略微(向外)傾斜。傾斜角通常小于 10度。緊鄰火警探測器的周圍的煙采用散射光法和消光法來檢測，而遠 離天花板的煙則僅僅仍采用消光法來檢測，因為散射光將被削弱。為了 得到信號與所發(fā)出的光線的對應關系，發(fā)送單元被時差地控制，因此光 線被時差地發(fā)出。距離測量對在電平改變時是否牽涉到沿著房間高度的 方向延展的部分反射的對象給出結(jié)論。于是可以認為，在"正常的，，的 反射位置(根據(jù)本發(fā)明在房間中對第二火焰參數(shù)進行監(jiān)測的所在位置) 和房間中的火警探測器之間存在干擾測量的對象。如果情況如此，則通 ?？梢缘贸鍪艿缴?人、動物等)或移動的對象的影響的結(jié)論。距離 測量例如可以借助于EP 1391860 Al中所公開的原理來進4亍。利用該原 理可以足夠快地檢測若干厘米的相對距離。為了監(jiān)測第二火焰參數(shù)，配 屬于各個發(fā)送單元的接收信號在考慮到發(fā)送時間偏差的情況下相互關 聯(lián)。有關時間過程曲線和電平的強相關在同時通常的曲線走向的情況下 表示煙或火焰，因為所述煙或火焰在兩條光線的距離內(nèi)沒有值得一提的 局部的濃度差。由于因移動的對象引起的變化的反射所產(chǎn)生的接收信 號，還可以通過信號的時間順序來辨別。大的或延展的對象將影響多條 光線，相反，就小于光線距離的對象(例如昆蟲)而言，始終針對所有的接收信號產(chǎn)生時差，由此避免誤報警。為了進一步降低誤報警的風險， 只有在無論根據(jù)散射光法還是根據(jù)消光法都探測到火焰時才引發(fā)報警。
本發(fā)明的方法的 一個很大的優(yōu)點在于，可以明顯及早地探測到或發(fā) 現(xiàn)火焰。于是由此也可以及早地引發(fā)火警，因此可以將財產(chǎn)損失和人身 傷害的風險減到最小。
本發(fā)明的火警探測器的另 一 較大的優(yōu)點在于，該火警探測器可以內(nèi) 置到房間的天花板覆層中，由此與天花板齊平。
本發(fā)明將借助

圖1中所示的實施例來詳細說明。
圖1示出具有兩個本發(fā)明的傳感器單元1、2和蓋板AP的火警探測 器。在所示的蓋板AP (其可以由塑料、金屬、木頭、玻璃等構(gòu)成)處， 示出了用于接收單元SLE和EE以及用于發(fā)送單元SE的窗口或開口。 該火警探測器可以內(nèi)置到房間的天花板中。于是火警探測器的蓋AP可 以與天花板齊平，或者略微突出于天花板。黑色粗線表示相應的測量區(qū) 域。為明了起見，兩個傳感器單元l、 2彼此分開示出，但根據(jù)本發(fā)明， 這兩個傳感器單元1、 2應該內(nèi)置在一個火警探測器中，且至少一個發(fā) 送單元SE共同地由兩個傳感器單元1、 2使用。第一傳感器單元1由兩 個發(fā)出光的發(fā)送單元SE和一個散射光接收單元SLE構(gòu)成。散射光接收 單元SLE通過兩個鏡組來定向，從而它只檢測光線的靠近天花板的部分 或測量區(qū)域。
由于光線集束，這些部分僅沿著光軸的方向擴展，這對于在干擾的 對象和煙或火焰之間的區(qū)分來說是重要的。如果煙在一個或多個所示的 光線區(qū)段擴展，則散射光隨著表示一定的火焰類型的煙濃度的增加而增 加。煙濃度的增加由于在空間上靠近火警探測器而在中間的曲線中相 關。如果對象，例如昆蟲、清掃工具等處于光線區(qū)段之一中，則由于本 發(fā)明的非常小的光線橫截面，將始終測得信號跳變，該信號跳變明顯不
同于由于煙而產(chǎn)生的信號。第二傳感器單元2由同樣的兩個發(fā)送單元SE 和一個消光接收單元EE構(gòu)成。消光接收單元EE根據(jù)消光法檢測煙。 為此消光接收單元EE通過其鏡組將與天花板相距較遠的區(qū)域成像，該
器i元SE的入射點成像'在距'離天花板約2米至5^米的地板或?qū)ο笊蟜、 由此在直至例如5米的空間高度上對所發(fā)出的光線在地板上或者也許在 諸如桌子、臺架等的家具上的反射進行檢測。在未受干擾的環(huán)境中，也就是說，當所發(fā)出的光線無妨礙地到達地 板時，對反射光進行測量。所發(fā)出的光線穿過處于任意高度的每個煙層。 這不僅導致對煙的可靠的檢測，而且通常導致對煙的及早檢測。因為反 射系數(shù)和距離事先并非已知，所以本發(fā)明的火警探測器在開始工作時適 應當前狀況，然后再工作。不言而喻，針對本發(fā)明的方法也可以只使用 一條發(fā)出的光線，但必須考慮明顯多的干擾影響。
為了可以將誤報警減到最少，針對本發(fā)明的方法采用如下措施和算
法
-由于高度的光線集束，光線很快中斷，且徹底發(fā)生中斷，即使 例如移動的對象非常緩慢地移動。因此，電平下降的速度明顯不同于煙 產(chǎn)生的速度。
-距離測量對在電平變化時是否牽涉到沿著從結(jié)構(gòu)上有限的房間 的地板至天花板的方向至少局部反射的對象做出結(jié)論。如果情況如此， 則通常可以得出受到生物(人、動物等)或移動的物體的影響的結(jié)論。 如果根椐本發(fā)明的方法使用至少兩個發(fā)送單元SE,則配屬于各個發(fā)送 單元SE的接收信號在考慮到發(fā)送時間偏差的情況下相互關聯(lián)。有關時 間過程曲線和電平的強相關在同時通常的曲線走向的情況下表示煙，因 為所述煙沒有非常大的局部的濃度差。在對象(生物、移動的物體)移 動的情況下由于變化的反射所產(chǎn)生的接收信號，在多條光線的情況下還 可以通過接收信號的時間順序來辨別。在延展的和大的對象的情況下會 同時影響兩條光線。對小于光線距離的諸如昆蟲等的對象來說，始終針 對所有的接收信號產(chǎn)生時差。
在未受干擾的狀態(tài)下，即當沒有生物或沒有移動的物體處于結(jié)構(gòu)上 有限的房間中時，將根據(jù)散射光法的接收信號和根據(jù)消光法的接收信號 組合(神經(jīng)模糊控制器)，從而一個傳感器系統(tǒng)的針對火焰存在狀況的 非?？煽康臄喽ǎY(jié)合另一個傳感器系統(tǒng)的早先不可靠的斷定，足以引 起火警。對火警探測器的如此觸發(fā)通常明顯早于在采用散射光法工作的 點式報警器的情況下的觸發(fā)。
通常，由接收單元SLE和EE接收的信號^L傳輸至用于分析的分析 單元，例如傳輸至模糊控制器。如果分析表明可能有火焰，則引發(fā)報警。 例如，模糊控制器的輸入變量的如下狀態(tài)表示有火焰
-消光已呈火焰分布式地明顯增加，但從火警探測器至探測點的距離不變。
-散射光的略微增加表明，首先煙上升至天花板。 -引發(fā)報警。
顯然，在受移動的對象的影響的情況下難以通過消光來測量煙的產(chǎn) 生。信號變化主要由移動的對象所引起。在這種狀態(tài)下，根據(jù)散射光法 的監(jiān)測有助于火焰探測。在這種情況下靈敏度略微降低是可以接受的。 公知的散射光法，即對靠近火警探測器的周圍的散射光的測量，在響應 速度方面優(yōu)于通常的點式報警器，因為煙不必首先在陰暗的房間中進入 到火警探測器中。
權(quán)利要求
1.一種用于通過火警探測器探測火焰的方法，該火警探測器包括至少兩個傳感器單元(1、2)并監(jiān)測結(jié)構(gòu)上有限的房間且固定在天花板上，其特征在于，通過天花板附近的第一傳感器單元(1)根據(jù)散射光法監(jiān)測第一火焰參數(shù)，和通過所述火警探測器的至少一個朝向結(jié)構(gòu)上有限的房間的地板的方向發(fā)出至少兩條緊密集束的光線的第二傳感器單元(2)根據(jù)消光法監(jiān)測第二火焰參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在借助第一傳感器單元 (1 )根據(jù)散射光法被監(jiān)測的區(qū)域之外，通過第二傳感器單元(2)根據(jù)消光法對第二火焰參數(shù)進行監(jiān)測。
3. 如權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于，針對第一傳感器單 元(1)和第二傳感器單元(2),共同地使用至少兩個分別發(fā)出緊密集 束的光線的發(fā)送單元(SE),和分別使用至少一個接收所發(fā)出的緊密集 束的光線的接收單元(SLE、 EE)。
4. 如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，在所迷結(jié)構(gòu)上有限 的房間的天花板和地板之間的空閑的空間中對第二火焰參數(shù)進行監(jiān)測。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由第二傳感 器單元(2)的至少兩個發(fā)送單元(SE)發(fā)出的至少兩條光線存在時差。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為了監(jiān)測第 二火焰參數(shù)，測量在發(fā)出至少兩條光線的第二傳感器單元(2)和至少 部分地反射所發(fā)出的光線的對象之間的距離。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述對象是生物或移動 的物體。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)消光法 由所述火警探測器分析所發(fā)出的光線的被反射的光。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，為了檢查第二火焰參數(shù)， 對由第二傳感器單元(2)接收的被反射的光線與至少兩條所發(fā)出的光 線，對應地針對它們的時間過程曲線和/或電平進行分析。
10. 如權(quán)利要求8和9所述的方法，其特征在于，在考慮到所發(fā)出 的光線的時差的情況下，對所接收的被反射的光線進行對應調(diào)配。
11. 如權(quán)利要求8至10所述的方法，其特征在于，只有在時間過程 曲線和/或電平一致時才由所述火警探測器引發(fā)火警。
12. 如權(quán)利要求8至11所述的方法，其特征在于，只有當至對至少 兩條所發(fā)出的光線進行發(fā)射的對象的距離保持恒定時才引發(fā)火警。
13. 如權(quán)利要求8至12所述的方法，其特征在于，只有當對第一火 焰參數(shù)進行監(jiān)測的第一傳感器單元(1)附加地探測到火焰時才引發(fā)火 警。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，針對緊密 集束的光線使用激光。
15. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述至少 兩條發(fā)出的光線或者平行或者相互傾斜。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少兩條發(fā)出的 光線向外傾斜。
17. 如權(quán)利要求15和16所述的方法，其特征在于，傾斜角小于IO度。
18. —種火警探測器，用于天花板安裝、用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)上有限的房 間和用于探測火焰，具有-用于將內(nèi)置在所述結(jié)構(gòu)上有限的房間的天花板中的火警探測器 蓋住的蓋板(AP);-所述火警探測器的用于根據(jù)散射光法監(jiān)測第一火焰參數(shù)的第一 傳感器單元(1);-至少一個朝向所述結(jié)構(gòu)上有限的房間的地板的方向發(fā)出至少兩 條緊密集束的光線的用于根據(jù)消光法監(jiān)測第二火焰參數(shù)的第二傳感器 單元(2)。
19. 如權(quán)利要求18所述的火警探測器，其特征在于，為第一傳感器 單元(1)和第二傳感器單元(2)共同地設有至少兩個用于發(fā)出至少兩 條緊密集束的光線的發(fā)送單元(SE)。
20. 如權(quán)利要求19所迷的火警探測器，其特征在于，作為發(fā)送單元 (SE)設有IR激光二極管和/或IR 二極管。
21. 如權(quán)利要求18至20所述的火警探測器，其特征在于，為第一 傳感器單元(1)和第二傳感器單元(2)分別設有一個用于接收由所述 至少兩個發(fā)送單元(SE)發(fā)出的緊密集束的光線的接收單元(SLE、 EE)。
22. 如權(quán)利要求18至21所迷的火警探測器，其特征在于，設有分 析單元，用于分析由所述至少一個接收單元(SLE、 EE)接收的光線且用于引發(fā)報警。
23.如權(quán)利要求22所述的火警探測器，其特征在于，作為分析單元 設有模糊控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于探測火焰的一種方法和一種包括至少兩個傳感器單元并監(jiān)測結(jié)構(gòu)上有限的房間的火警探測器。根據(jù)本發(fā)明，通過天花板附近的第一傳感器單元根據(jù)散射光法監(jiān)測第一火焰參數(shù)。通過所述火警探測器的至少一個朝向結(jié)構(gòu)上有限的房間的地板的方向發(fā)出至少兩條緊密集束的光線的第二傳感器單元根據(jù)消光法監(jiān)測第二火焰參數(shù)。
文檔編號G08B17/103GK101300611SQ200680041117
公開日2008年11月5日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者K·米勒, P·斯泰納 申請人:西門子公司