УСТРОЙСТВО ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК G08B17/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к устройствам пожарной сигнализации.

Известны пирометрические датчики [1] пожарной сигнализации, в которых исполнительная схема пирометрического датчика выполнена на основе микроконтроллера, а повышение достоверности принятия решения о начале возгорания основано на более качественных алгоритмах анализа возгораний. Применение исполнительной схемы на микроконтроллере позволяет достаточно просто реализовать различные алгоритмы принятия решения о начале возгорания, основанные на теории статистических решений. В частности, большое практическое значение получили метод Байеса и метод Неймана-Пирсона. В методе Байеса, который отличается простотой, надежностью и эффективностью, строится диагностическая матрица, которая в процессе работы может корректироваться. Матрица содержит ряд характерных признаков поведения датчика, их вероятность, априорные вероятности различных состояний датчика и условные вероятности появления признаков при тех или иных состояниях. Используя эти данные, легко рассчитывается вероятность того или иного состояния датчика. Используя простейшее решающее правило, принимается решение о начале возгорания или о наличии помехи. За счет поступления новых данных происходит процесс самообучения пирометрического датчика путем пересчета условных вероятностей появления различных признаков в диагностической матрице и введение новых возможных состояний датчика в диагностическую матрицу. Введение программного элемента в конструкцию пирометрического датчика пожарной сигнализации позволяет строить самоадаптирующиеся датчики с высокой достоверностью принятия решения о начале возгорания.

Недостатком известного устройства [1] является контроль начальной стадии пожара по одному признаку - изменению спектра излучения в контролируемой области пространства.

Наиболее близкой по технической сущности является адресно-аналоговая пожарная сигнализация серии 2000 Aritech (торговая марка Aritech принадлежит GE Security), которая представляет собой [2] комплекс сенсорных устройств и контрольно-управляющего оборудования для раннего обнаружения очагов задымления или возгорания. Благодаря возможности гибкой настройки уровней чувствительности пожарных извещателей, пожарная сигнализация Aritech обеспечивает высокий уровень достоверности обнаружения возгорания или задымления. Устройства системы пожарной сигнализации могут объединяться в сеть с максимальным числом узлов 255 (до 16320 зон). Кроме того, данная пожарная сигнализация имеет гибко программируемую логику входов/выходов и может интегрироваться с комплексными системами безопасности и жизнеобеспечения объекта, включая системы оповещения о пожаре и системы автоматического пожаротушения.

Оно и принято за прототип. Данная система имеет некоторые недостатки, а именно не учитывается взаимное влияние отдельных факторов пожара, что негативно сказывается на надежности принятия решения.

Техническим результатом является повышение надежности обнаружения ранней стадии развития пожара (от возгорания до начала горения).

Сущность изобретения состоит в повышении надежности обнаружения ранней стадии развития пожара за счет учета взаимного влияния отдельных факторов, характеризующих развитие пожара.

Для этого в состав известного устройства [2], содержащего группу сенсорных датчиков и контрольно-управляющего оборудования обнаружения очагов задымления или возгорания, имеющего гибкую настройку уровней чувствительности, программируемую логику входов/выходов, в том числе с исполнительными устройствами комплекса безопасности и жизнеобеспечения объекта, включая системы оповещения о пожаре и системы автоматического пожаротушения, дополнительно введены газоанализатор и блок принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, причем выходы газоанализатора подключены к входам блока принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, к входам которого подключены также выходы контрольно-управляющего оборудования раннего обнаружения очагов задымления или возгорания, а выход блока принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара подключен к одному из входов контрольно-управляющего оборудования раннего обнаружения очагов задымления или возгорания.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 представлен вариант схемного решения блока принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара с использованием жесткой логики.

Заявляемое устройство содержит группу сенсорных датчиков 1, подключенных к контрольно-управляющему оборудованию 2 обнаружения очагов задымления или возгорания, имеющего гибкую настройку уровней чувствительности, программируемую логику входов/выходов, в том числе с исполнительными блоками 3 безопасности и жизнеобеспечения объекта, включая средства оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения, газоанализатор 4, выходы которого подключены к блоку 5 принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, к другим входам которого через контрольно-управляющее оборудование 2 обнаружения очагов задымления или возгорания подключена группа сенсорных датчиков 1, выход блока 5 принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара датчиков в свою очередь подключены к соответствующему входу контрольно-управляющего оборудования 2 обнаружения очагов задымления или возгорания.

Блок 5 принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, изображенный на фиг.2, содержит (вариант с использованием жесткой логики) два идентичных модуля: 6 контроля условных пороговых уровней и 7 контроля скорости изменения параметров среды, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к входу регистрирующего элемента 9, к другому входу которого подключена кнопка 10 отмены пожарной тревоги. В состав модуля 6 контроля условных пороговых уровней входят пороговые элементы 6.1, с управляемым порогом срабатывания к информационным и управляющим входам которых подключены сенсорные датчики 1, через контрольно-управляющее оборудование 2 обнаружения очагов задымления или возгорания и выходы газоанализатора 4. Выход каждого из пороговых элементов 6.1 подключен к управляющему входу соответствующего тактируемого триггера 6.2, а выход тактируемого триггера 6.2 в свою очередь подключен к управляющему входу последовательного динамического регистра 6.3, к тактируемым входам двух последних элементов - выходы генератора тактовых импульсов 6.4. К соответствующим выходам последовательного динамического регистра 6.3 подключены два мажоритарных элемента 6.5 и 6.6, выходы которых в свою очередь подключены к входам элемента И 6.7, выход которого и является фактическим выходом модуля 6 контроля условных пороговых уровней.

Модуль 7 контроля скорости изменения параметров среды построен аналогичным образом.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

С сенсорных датчиков 1 информация о параметрах воздушной среды в контролируемой зоне поступает на контрольно-управляющее оборудование 2 обнаружения очагов задымления или возгорания, где производится обработка исходных сигналов сенсорных датчиков 1 к виду, приемлемому для дальнейшего анализа, а именно сравнения с заранее заданными пороговыми уровнями и вычисления скорости изменения параметров среды. Если будет обнаружено превышение заданных исходных уровней (по температуре, спектру, оптической прозрачности и т.д.) или скорость изменения указанных параметров превысит критическую величину, контрольно-управляющее оборудование 2 обнаружения очагов задымления или возгорания выдаст управляющие сигналы на блок 3 безопасности и жизнеобеспечения объекта, который обеспечит включение средств оповещения о пожаре и при необходимости - включение автоматического пожаротушения. Помимо стандартного набора сенсорных датчиков 1 устройство снабжено газоанализатором 4, который обеспечивает оперативный анализ концентрации веществ в воздухе контролируемой зоны. Настройки газоанализатора 4 выполняются в соответствии с прогнозируемыми в случае пожара изменениями концентрации веществ в воздухе контролируемой зоны. Информация с газоанализатора 4 и преобразованные сигналы сенсорных датчиков 1 от контрольно-управляющего оборудования 2 обнаружения очагов задымления или возгорания поступают на входы блока 5 принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара. Здесь в модуле 6 контроля условных пороговых уровней производится сравнение абсолютной величины каждого контролируемого параметра (температуры, спектра, оптической прозрачности, концентрации вещества в воздухе и т.д.) в зависимости от величины другого параметра, например, снижение оптической прозрачности на фоне повышения температуры в зоне контроля. Основой для настройки пороговых элементов 6.1 служат данные многочисленных исследований по изменению во времени различных факторов пожара. Таким образом, осуществляется переход к системе условных распределений параметров среды и их анализ, а с позиций принятия решений осуществляется переход от исходных безусловных вероятностей к условным вероятностям (т.е. реализуется метод Байеса).

Сигнал с выхода каждого из пороговых элементов 6.1 поступает на управляющий вход соответствующего тактируемого триггера 6.2. С выхода тактируемого триггера 6.2 сигнал в свою очередь поступает на управляющий вход последовательного динамического регистра 6.3. В моменты формирования генератором 6.4 тактовых импульсов информация (1 или 0) будет последовательно переписываться из триггера 6.2 в последовательный динамический регистр 6.3, в результате чего на выходах регистра будет сформирована последовательность сигналов (0 и 1), соответствующая состоянию порогового элемента 6.1 в моменты времени на протяжении 6 периодов (T₁, 2T₁, 3T₁...6T₁). Эта информация поступает на соответствующие входы двух мажоритарных элементов 6.5 и 6.6, с выходов которых сигналы (0 или 1) поступают на вход схемы И 6.7. При наличии на двух входах схемы И 6.7 сигналов высокого уровня на выходе схемы также будет сигнал высокого уровня. Применение мажоритарных элементов позволяет делать динамический анализ условных распределений параметров воздушной среды в зоне контроля на протяжении 6 циклов работы генератора 6.4 тактовых импульсов, допуская наличие одного ложного сигнала на три цикла опроса. Итак, если на протяжении 6 периодов работы генератора 6.4 тактовых импульсов будет зафиксировано не менее 4 сигналов уровня логической 1 с выхода порогового элемента 6.1, на выходе схемы И 6.7 также появится сигнал высокого уровня, который поступит на один из входов многовходового элемента ИЛИ 8. С выхода последнего сигнал уровня логической 1 поступит на вход регистрирующего элемента 9, а с выхода последнего сигнал уровня логической 1 поступит на контрольно-управляющее оборудование 2 обнаружения очагов задымления или возгорания, что обеспечит посредством блока 3 безопасности и жизнеобеспечения объекта включение средств оповещения о пожаре и включение автоматического пожаротушения. Персоналом пожарная тревога может быть отменена путем нажатия кнопки 10 отмены пожарной тревоги.

Контроль скорости изменения условных распределений параметров воздушной среды выполнен по аналогичной схеме и осуществляется модулем 7 контроля скорости изменения параметров среды.

Таким образом, применение в составе устройства газоанализатора в совокупности с более надежными методами анализа состояния воздушной среды и помехозащищенными методами обработки сигналов создают предпосылки повышения достоверности и надежности регистрации возникновения пожара на ранней стадии. В заключении заметим, что при разработке специализированных микросхем ядром указанного устройства может быть микроконтроллер и при наличии соответствующего программного обеспечения надежность принятия решения (распознавание пожара) может быть еще более высокой.

Литература

1. Сыпин Е.В., Леонов Г.В. Пирометрический датчик пожарной сигнализации. Патент (RU) 2109345, кл. 6 G08В 17/12, 1998.

2. Адресно-аналоговая пожарная сигнализация Aritech компании General Electric Security. Сайт Aritech в Интернете: www.aritech@aritech.ru.

Изобретение относится к системам пожарной сигнализации. Недостатком большинства известных устройств является контроль начальной стадии пожара по одному признаку - изменению спектра излучения в контролируемой области пространства, не учитывается взаимное влияние отдельных факторов пожара, что в конечном итоге негативно сказывается на надежности принятия решения. Техническим результатом является повышение надежности обнаружения ранней стадии развития пожара (от возгорания до начала горения). Сущность изобретения состоит в повышении надежности обнаружения ранней стадии развития пожара за счет учета взаимного влияния отдельных факторов, характеризующих развитие пожара. Результат достигается за счет применения нескольких сенсорных датчиков, реагирующих на различные факторы пожара. 2 ил.

Устройство пожарной сигнализации, содержащее группу сенсорных датчиков параметров среды, подключенных к одному из входов контрольно-управляющего оборудования обнаружения очагов задымления или возгорания, имеющему гибкую настройку уровней чувствительности и предназначенному для сравнения сигналов сенсорных датчиков с заданными пороговыми уровнями, вычисления скорости изменения параметров среды и выдачи управляющих сигналов на блок безопасности и жизнеобеспечения объекта, отличающееся тем, что в устройство введены газоанализатор и блок принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, содержащий два идентичных модуля - модуль контроля условных пороговых уровней и модуль контроля скорости изменения параметров среды, выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу регистрирующего элемента, к другому входу которого подключена кнопка отмены пожарной тревоги, причем выходы газоанализатора подключены к одним входам блока принятия статистических решений на ранней стадии развития пожара, к другим входам которого подключены выходы контрольно-управляющего оборудования раннего обнаружения очагов задымления или возгорания для передачи преобразованных сигналов от сенсорных датчиков параметров среды, а выход регистрирующего элемента подключен к другому входу упомянутого контрольно управляющего оборудования для включения посредством блока безопасности и жизнеобеспечения объекта средств оповещения о пожаре и включения автоматического пожаротушения, причем каждый из упомянутых модулей содержит пороговый элемент с управляемым порогом срабатывания, входы которого являются одним и другим входами модуля, а выход подключен к управляющему входу тактируемого триггера, выход которого подключен к управляющему входу последовательного динамического регистра, тактируемые входы тактируемого триггера и динамического регистра подключены к выходу генератора тактовых импульсов, к соответствующим выходам динамического регистра подключены два мажоритарных элемента, выходы которых подключены к входам элемента И, выход которого является выходом упомянутого модуля.