Устройство для многоточечной сигнализации Советский патент 1984 года по МПК G08B25/00 

Изобретение относится к технике контроля изделий, веществ, газов и может быть использовано Для охранно-пожарной сигнализации. Известно устройство для многоточечной сигнализации, в котором сигналы совокупности однотипных датчиков, размеченных в заданных точках контролируемого объекта, опрашиваются непрерывно или в разделенном времени устройством логической обработки (пороговые устройством, центральным пультом). На основании данной процедуры вырабатывается сигнал для запуска световой и звуковой индикации ij . Недостатком данного устройства является невозможность достижения одновременно высоких чувствительности и достонерности обнаружения аварийной ситуации. Чем чувствительнее устройство, тем чаще оно ложно сраба тывает. Загрубление чувствительности устройства приводит к резкому ухудшению обнаружительной способности, снижая в некоторых случаях эффективность действия до нуля. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для многоточечной сигнализации, содержащее по числу точек контроля однотипные датчики, подключенные к вычислителю среднего значения сигналов и синим входам-вычислителей отклонения сигналов от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значения сигналов, выходы вычислителей отклонения сигналов от среднего значения подключены к блоку индикации 2 . В известном устройстве напряжение контролируемых датчиков сравнивается со средним значением напряжений других датчиков, результат сравнения используется для сигнализации, значи тельно повышается достоверность обнаружения аварийной ситуации и соответственно снижается число ложных срабатываний благодаря использованию среднего значения электрических сигналов датчиков. Опасность ситуации растет с ростом среднего значения температуры, при этом в среднем значении содержится опосредованная информация о сигналах всех датчиков, благодаря 4aviy вероятность ложной информации в среднем гораздо ниже, чем в сигнале отдельного датчика. Логическое взаимоувязывание порогов действия по каналам среднего значения и отдельных датчиков обеспечивае дополнительную фильтрацию ложной информации . Недостатком известного устройств для многоточечной сигнализаций явля ется низкая обнаружительная способность в случае, когда состояние объекта неоднозначно связано с контролируемым фактором. Цель изобритения - повышение чувств ительности устройства и достоверности сигнализации, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для многоточечной сигнализации, содержащее по числу точек контроля одни «однотипные датчики, подключенные к первому вычислителю среднего значения и одним входом первых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значешия и блок индикации, введены по числу точек контроля другие однотипные датчики, четыре вычислителя среднего значения и вторые вычислители отклонения сигналов датчиков от среднего значения, блоки возведения в квадрат, умножения, извлечения квадратного корня и деления, пять элементов ИЛИ и два элемента И, выходы других однотипных датчиков подключены к второму вычислителю среднего значения и первым входам вторых вьнислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу второго вычислителя среднего значения, выходы первых и вторых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых и вторых блоков возведения в квадрат и входам блоков умножения-, выходы блоков возведения в квадрат подключены соответственно к третьему и четвертому вычислителям среднего значения, вы ходы которых подключены соответственно к входам блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственно к одним входам первого и второго элементов ИЛИ и к одним входам блоков деления, выходы блоков умножения через пятый вычислитель среднего значения подключены к второму входу первого блока деления,- выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третьи входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго вычислителей среднего значения, входы оцних и других однотипных датчиков подключены соответственно к входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых подключены к блоку индикации и к одним входам элементов И, другие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к блоку индикации. Предлагаемое устройство реагируе на сигналы датчиков двух типов, т.е на два фактора, связанных с состоянием объекта. Причем наряду с параметрами непосредственно сигналов да чиков система использует также ряд моментно-статистических характеристик распределения сигналов: среднее значение (математическое ожидание) сигналов датчиков первого вида (как у прототипа), среднее значение сигна лов датчиков второго вида, рассеяние (среднеквадратическое отклонение) сигналов раздельно датчиков первого и второго вчда, корреляцию (коэффициент корреляции) между сигналами датчиков первого и второго видов. Использование второго фактора, связанного с заданным состоянием объ екта, существенно повышает .вероятность достоверного обнаружения этого состояния. Если среднее значение qnного фактора подвержено колебаниям за счет изменения параметров .внешних условий объекта, то маловероятно чтобы среднее значение другого факто ра было подвержено таким же колебаниям при этом. Рассеяние каждого из факторов в нормальных условиях функционирования объекта в большинстве случаев не может быть большим. Корреляция между факторами, как правило, в нормальных условиях функционирования равна нулю и возникает только тогда, когда появляются отклонения от среднего значения каждого из факторов, что характерно для случаев когда развивается интересующее состояние объекта, связанное с данными факторами. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит по числу точе контроля одни однотипные датчики 1, подключенные к первому вычислителю 2 среднего значения и одним входом пер вых вычислителей 3 отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя 3 среднего значения, выходы других однотипных датчиков 4 подключены к второму вычислителю 5 среднего значения и первым входам вторых вычислителей б отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу второго вычислителя 5 среднего значения, выходы первых 3 и вторых 6 вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых 7 и вторых 8 блоков возведения в квадрат и входам блоков 9 умножения, выходы блоков 7 и 8 возведения в квадрат подключены соответственно к третьему 10 и четвертому 11 вычислителям среднего значения, выходы которых подключены соответственно к входам блоков 12 и 13 извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственно, к одним входам первого 14 и второго 1 5 элементов ИЛИ и к одним входам блоков 16 и 17 деления, выходы блоков 9 умножения пятый вычислитель 18 среднего значения подключены к второму входу первого блока 16 деления, выход которого подключен к второму входу второго блока 17 деления, выход которого подключен к вторым входам первого 14 и второго 15 элементов ИЛИ, третьи входы которых подключены соответственно к выходам первого 2 и второго 5 вычислителей среднего значения, выходы одних 1 и других 4 однотипных датчиков подключены соответственно к входам третьего 19 и четвертого 20 элементов ИЛИ, выходы которых подключены к блоку 21 индикации и к одним входам элементов И 22 и 23, другие входы которых подключены соответственно к выходам первого 14 и второго 15 элементов ИЛИ, а выходы - к входам пятого 24 элемента ИЛИ, выход которого подключен к блоку 21 индикации. Устройство работает следующим образом. Сигналы одних 1 и других 4 однотипных датчиков непрерывно поступают соответственно на. вычислители 2 и 5 среднего значения и на одни входы вычислителей 3 и 6 отклонения сигналов датчиков от среднего значения и элемента ИЛИ 19 и 20. В вычислителях 2 и 5 формируются средние значеч и я ( .х,. ., где Xi и ij; - сигналы -у датчиков первого и второго вида; М () и М(ц) -. средние значения сигналов датчиков первого и второго вида; п - одинаковые числа датчиков первого и второго вида. Средние значения М(у) и ) подаются также на вычислители 3 и 6 отклонения, на выходе которых получаются сигналы Ч -М(х), Ч,(1|) , т.е. отклонения от средних значений. Отклонения ), проходя блоки 7 возведения в квадрат преобразуются в сигналы х.; -М()1 . Точно также отклонения (j.; -N(4) с помощью блоков 8 возводятся в квадрат у -М(ч)3 налогично блоки 9 умножения перемноают отклонения первого и второго вида. На выходе этих блоков образуются произведения х; -M(x)L 4i -M(i) Вычислители 11 и 10 осреднянлвадратьз отклонений -Жк)1%; 7М|(1|)Р , т.е., Dtx).SCx,-M(x)T,Dt) Jj|j.j;-M(4)f, а вычШЛИ ель 18 - произведения -отклонений и -М(Х)ИЧ -М(Ц)Т , Mx.4)4,itx;.M(x)i,pM,(y). В результате формируются дисперс сигналов датчиков первого (У) и вт (ij) типов, корреляционный момент между этими сигналами K(X4U). Сигналы D(X) иВ(У) поступают на йходы блоков 12 и 13 извлечения квад ратного керня, на выходе которых он преобразуются в среднеквадратически отклонения 6 () 76 (у)-Ч5Т, характеризующие рассеяние сигналов датчиков соответственно первого и второго видов. Сигнал K(), образующийся на выходе вычислителя 18, подан на вто рой вход блока 16 деления, на первый вход которого подан сигналСр(х) с выхода блока 12. На выходе блока оказывается сформированным промежут вый сигнал K{x,ij )/d(x) , который пост пает на второй вход блока 17 делени на первый вход которого приходит си тал d (у) с выхода блока 18. На выхо де блока 17 получается коэффициент корреляции Ч ( ) К (X, у ) /(5 (X )б (у ) , определяющий тесноту взаимосвязи ме5вду сигналами датчиков первого и второго видов. Сигналы М (х ) и4 (х), М (.j) и 6 (1|) подаются соответственно на элементы ИЛИ 14 и 15, а сигнал K(x,i.j) - на оба эти элемента. Они вырабатывают логические сигналы м элемент 19 19 и элемент 20 Сго .1: 4i 4io элемент 14 С,4 С t (х) )iixol + + tQ(x)7dxo +Н(Х,(.,Ко1Ь элемент 15 {(М (4 ) гл цо1+ +tq(4)cJyol+KU,s). т„е. на выходах блоков появляется логический сигнал, если сигналы дат 1 первого вида Xj , их среднее значение М {к) и рассеяние Q ()f) , сиг налы датчиков 4 второго вида ij, , их среднее М (vj) и рассеяние Q (Cj) , корреляция между сигналами первого и .второго В1ша превысит заданные уста кй каналов соответственно датчиков первого вица ч; , среднего значения и рассеяния dxo первого вида, датчиков 4 второго ввдау д , среднего значения Шуо и рассеяния dyg второго вида, корреляции между сигналами первого и второго вида Кд. Элементы И 22 и 23 вырабатывают Соответственно сигналы . Сц ; 70 15. Сигналы С-27 и С поступают на элемент ИЛИ 24, который формирует сигнал С,24 - Сигналы , Cjo , С,24 поданы на блок 2.1 индикации, причем сигнал С возбуждает зв ковую индикацию, свидетельствующую о срабатывании системы, а сигналы и вызывают свечение светоиндикаторов, указывающих номера каналов датчиков первого и второго вида, которые сработали, т.е. место аварийной опасности контролируемого объекта. При организации индикации указанным способом уставки и у, должгел быть выбраны равными максимальным значениям.диапазонов сигналов первого и второго в вдов в нормальных условиях функционарования объекта, а сигнал на срабатывание системы контроля - определен требуемыми уставками по моментно-статистическим критериf о Хо Сигналы действия каналов датчиков Сщ) , C2Q указывают место объекта, откуда контролируемые факторы вьпили из нормального диапазона, т.е. место развития интересуицего состояния объекта. Сигнал обнаруживает аварийную ситуацию. Достоверность обнаружения системой заданного состояния объекта по моментно-статистическим критериям существенно выше, чем в случае известной системы, реагирующей на заданные пороги сигналов датчиков, I - . Построение блоков предлагаемой систег& на основе современных электронных полупроводниковых элементов не в.ызызает затруднений. Принципиальные схемы всех блоков выполнены на операционных усилителях, линейных и нелинейных решающих резисторах, полупроводниковых элементах в функции данных резисторов , электронных ключах.

УСТРОЙСТВ© ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее по числу точек контроля одни однотипные датчики, подключенные к первому вычислителю среднего значения и одним входам первых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значения, и.блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства и достоверности сигнализации, в него введены по числу точек контроля другие однотипные датчики, ч:етыре вычислителя среднего значения и вторые вычислители отклонения сигналов датчиков от среднего значения, блоки возведения в квсшрат, умножения, извлечения квадратного корня и деления, пять элементов ИЛИ и два элемента И, выходы других однотипных датчиков подключены к второму вычислителю среднего значения и первым входам вторых., вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых под ключены к выходу второго вычислите ля среднего значения, выходы первых и вторых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых и вторых блоков возведения в квадрат и входам блоков умножения, выходы блоков возведения в квадрат подключены соответственно к третьему и четвертому вычислителям среднего значения, выходы которых подключены соответственно к входам блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственно- к одним входам первого и второго элементов ИЛИ и к одним входам блоков (Л деления, выходы блоков умножения через пятый вычислитель среднего значения подключены к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выхол которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третьи входы которых , подключены соответственно к выходам первого и второго вычислителей сред-, С35 него значения, входы одних и других однотипных датчиков подключены соотсо ветственно к входам третьего и чет00 вертого элементов ИЛИ, выходы кото- рых подключены к блоку индикации и со к одним входам элементов И, другие входы которых подключены соответст- венно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к .блоку индикации.