способ формирования сигнала пожарной тревоги

Формула изобретения

Способ формирования сигналов пожарной тревоги, состоящий в том, что формируют при помощи излучателя световые зондирующие и тестирующие импульсы, принимают отраженные в дымовой камере световые зондирующие и тестирующие импульсы фотоприемником под углом, отличным от оптической оси излучателя, усиливают и подают импульсные сигналы на вход блока анализа сигналов и управления, на основе анализа в блоке анализа и управления тестирующих импульсных сигналов судят о работоспособности дымового извещателя и подают сигналы на соответствующие блоки дымового извещателя, при этом контролируют уровень запыленности в дымовой камере и поддерживают в дежурном режиме постоянной разность между пороговой величиной и текущими значениями максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, на основе анализа в блоке анализа и управления пороговой величины и текущих значений максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов судят о наличии или отсутствии пожара и при превышении максимальной амплитудой зондирующих импульсных сигналов пороговой величины формируют сигнал пожарной тревоги, отличающийся тем, что зондирующие и тестирующие импульсные сигналы на входе блока анализа и управления формируют с плавно возрастающей до максимального значения амплитудой, формируют тестирующие импульсные сигналы с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, в дежурном режиме отслеживают текущие значения максимальных амплитуд тестирующих импульсных сигналов и при значениях максимальных амплитуд больше или меньше пороговой величины у каждого тестирующего импульсного сигнала изменяют длительность световых зондирующих и тестирующих импульсов до получения последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, а при невозможности дальнейшего изменения длительности упомянутых импульсов с получением последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины выдают сигнал о неработоспособности дымового извещателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пожарной сигнализации, а именно к способам формирования сигналов пожарной тревоги, предназначенным для обнаружения при помощи дымовых извещателей возгораний, сопровождающихся появлением дыма в закрытых помещениях.

Известен способ формирования сигналов пожарной тревоги, состоящий в том, что формируют при помощи излучателя световые зондирующие и тестирующие импульсы, принимают отраженные в дымовой камере световые зондирующие и тестирующие импульсы фотоприемником под углом, отличным от оптической оси излучателя, усиливают и подают импульсные сигналы на вход блока анализа сигналов и управления, на основе анализа в блоке анализа и управления тестирующих импульсных сигналов судят о работоспособности дымового извещателя и подают сигналы на соответствующие блоки дымового извещателя, при этом контролируют уровень запыленности в дымовой камере и поддерживают в дежурном режиме постоянной разность между пороговой величиной и текущими значениями максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, на основе анализа в блоке анализа и управления пороговой величины и текущих значений максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов судят о наличии или отсутствии пожара, и при превышении максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов пороговой величины формируют сигнал пожарной тревоги (см. патент РФ №2168767, МПК G08В 17/10, 2001). К недостаткам известного способа можно отнести необходимость при его реализации использования сложной и дорогостоящей элементной базы, содержащей устройства цифрового обмена информацией, а также осуществления операции по изменению пороговой величины амплитуды, что усложняет способ в целом и затрудняет совместимость выполняемого на его основе дымового извещателя с аналоговыми шлейфами сигнализации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования сигналов пожарной тревоги, состоящий в том, что формируют при помощи излучателя световые зондирующие и тестирующие импульсы, принимают отраженные в дымовой камере световые зондирующие и тестирующие импульсы фотоприемником под углом, отличным от оптической оси излучателя, усиливают и подают импульсные сигналы на вход блока анализа сигналов и управления, на основе анализа в блоке анализа и управления тестирующих импульсных сигналов судят о работоспособности дымового извещателя и подают сигналы на соответствующие блоки дымового извещателя, при этом контролируют уровень запыленности в дымовой камере и поддерживают в дежурном режиме постоянной разность между пороговой величиной и текущими значениями максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, на основе анализа в блоке анализа и управления пороговой величины и текущих значений максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов судят о наличии или отсутствии пожара, и при превышении максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов пороговой величины формируют сигнал пожарной тревоги (см. статья «Этапы эволюции: 2151Е, ЕСО 1000, ПРОФИ», журнал «Скрытая камера», №10 (28), 2004). К недостаткам известного способа также можно отнести необходимость при его реализации использования сложной и дорогостоящей элементной базы, содержащей устройства цифрового обмена информацией, а также осуществления операции по изменению пороговой величины амплитуды, что усложняет способ в целом и затрудняет совместимость выполняемого на его основе дымового извещателя с аналоговыми шлейфами сигнализации.

Предлагаемый способ направлен на решение задачи, состоящей в возможности его реализации на основе простой элементной базы, использование которой позволяет совместить дымовой извещатель с аналоговыми шлейфами сигнализации, а также в расширении арсенала технических приемов по формированию сигналов пожарной тревоги при автоматическом контроле работоспособности дымового извещателя.

Данная задача решается тем, что в способе формирования сигналов пожарной тревоги, состоящем в том, что формируют при помощи излучателя световые зондирующие и тестирующие импульсы, принимают отраженные в дымовой камере световые зондирующие и тестирующие импульсы фотоприемником под углом, отличным от оптической оси излучателя, усиливают и подают импульсные сигналы на вход блока анализа сигналов и управления, на основе анализа в блоке анализа и управления тестирующих импульсных сигналов судят о работоспособности дымового извещателя и подают сигналы на соответствующие блоки дымового извещателя, при этом контролируют уровень запыленности в дымовой камере и поддерживают в дежурном режиме постоянной разность между пороговой величиной и текущими значениями максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, на основе анализа в блоке анализа и управления пороговой величины и текущих значений максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов судят о наличии или отсутствии пожара, и при превышении максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов пороговой величины формируют сигнал пожарной тревоги, на входе блока анализа и управления формируют зондирующие и тестирующие импульсные сигналы с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой, формируют тестирующие импульсные сигналы с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, в дежурном режиме отслеживают текущие значения максимальных амплитуд тестирующих импульсных сигналов и при значениях максимальных амплитуд больше или меньше пороговой величины у каждого тестирующего импульсного сигнала изменяют длительность световых зондирующих и тестирующих импульсов до получения последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, а при невозможности дальнейшего изменения длительности с получением последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины выдают сигнал о неработоспособности дымового извещателя.

Формирование на входе блока анализа и управления зондирующих и тестирующих импульсных сигналов с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой обеспечивает возможность, воздействуя непосредственно при текущей эксплуатации дымового извещателя на длительность световых импульсов, изменять максимальную амплитуду импульсных сигналов, поступающих на вход блока анализа и управления. Исходя из простых геометрических соображений, любое изменение длительности импульсного сигнала на участке с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой приводит к изменению этой амплитуды по отношению к предыдущей до такого изменения величине. Так при уменьшении длительности импульсного сигнала уменьшается и максимальная амплитуда импульса, и наоборот. Изменение же длительности можно достаточно просто без цифрового обмена информацией осуществить в блоке анализа сигналов и управления, выполненном на основе достаточно простой элементной базы.

Формирование тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов различной максимальной амплитуды, и имеющих первоначально значения максимальной амплитуды больше и меньше пороговой величины, по существу является описанием импульсных сигналов, свидетельствующих о работоспособности дымового извещателя в начале его работы. Также такое соотношение максимальных амплитуд чередующихся тестирующих импульсных сигналов должно всегда соблюдаться в работоспособном дымовом извещателе. Так восприятие блоком анализа и управления одного тестирующего импульсного сигнала с первоначально заданной максимальной амплитудой, большей пороговой величины, как сигнала для выработки сигналов пожарной тревоги свидетельствует о том, что такой и зондирующий сигнал также вызовет выработку сигнала пожарной тревоги. Восприятие же другого тестирующего сигнала с первоначально заданной максимальной амплитудой, меньшей пороговой величины, как сигнала, не вызывающего выработку сигнала пожарной тревоги, свидетельствует о том, что такой и зондирующий сигнал не вызовет ложного срабатывания дымового извещателя. В случае восприятия обоих чередующихся тестирующих сигналов с различной максимальной амплитудой как сигналов с амплитудами, большими пороговой величины, блок анализа и управления получает команду о запыленности дымовой камеры и о необходимости уменьшить длительность тестирующего импульса. В случае отсутствия восприятия обоих чередующихся тестирующих сигналов с различной максимальной амплитудой как сигналов с амплитудами, большими пороговой величины, блок анализа и управления получает команду об отсутствии отраженного сигнала и о необходимости увеличить длительность тестирующего импульса.

Отслеживание в дежурном режиме текущих значений максимальных амплитуд тестирующих импульсных сигналов при том, что при значениях максимальных амплитуд больше или меньше пороговой величины у каждого тестирующего импульсного сигнала изменяют длительность световых зондирующих и тестирующих импульсов до получения последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, а при невозможности дальнейшего изменения длительности с получением последовательности тестирующих импульсных сигналов с чередованием сигналов с максимальной амплитудой больше и меньше пороговой величины, выдают сигнал о неработоспособности дымового извещателя, является описанием операций, позволяющих в ходе текущей эксплуатации дымового извещателя при автотестировании компенсировать влияние изменения, например, запыленности дымовой камеры при сохранении постоянного уровня чувствительности дымового извещателя.

Наличие в предлагаемом способе описанных выше операций по формированию импульсных сигналов, отслеживанию и изменению их максимальных амплитуд позволяет достаточно просто осуществить реализацию предлагаемого способа без использования дополнительной схемотехники при помощи блока анализа и управления, в который с учетом описанной выше формы импульсного сигнала достаточно ввести функцию по изменению длительности световых импульсов. Кроме того, как показано выше, при реализации предлагаемого способа имеет место расширение арсенала технических приемов по формированию сигналов пожарной тревоги с компенсацией влияния, например, запыленности при постоянной пороговой величине максимальной амплитуды путем изменения длительности импульсов,

На фиг.1 представлена блок-схема дымового извещателя для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - амплитудно-временная диаграмма импульсных сигналов на входе в блок анализа и управления; на фиг.3 - пример выполнения схемы усилителя, обеспечивающего преобразование входных прямоугольных импульсных сигналов в импульсные сигналы на выходе с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой.

Дымовой извещатель содержит формирователь 1 импульсов, установленные под углом друг к другу в дымовой камере 2 излучатель 3 световых зондирующих и тестирующих импульсов и фотоприемник 4, а также усилитель 5 импульсных сигналов и блок 6 анализа и управления, который связан с различными устройствами, необходимыми для функционирования дымового извещателя (не показаны). Формирование на входе блока анализа и управления зондирующих и тестирующих импульсных сигналов с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой может быть осуществлено, например, непосредственно в усилителе 5, схема которого представлена на фиг.3. Постоянная времени нарастания усилителя 5 подбирается интегрирующей цепочкой R3C1. Также может быть дополнительно использовано какое-либо известное устройство, обеспечивающее получение импульсных сигналов с такой формой амплитуды, например интегратор. Дымовой извещатель включает в себя целый ряд блоков и устройств, например схему сброса, компаратор и т.п., которые обычно имеются в оптико-электронных дымовых извещателях, но не показаны на блок-схеме, так как они функционируют обычным для такого типа извещателей образом и не влияют на существо предлагаемого способа.

Предлагаемый способ формирования сигналов пожарной тревоги осуществляется следующим образом.

Формирователь 1 импульсов, как в обычных дымовых извещателях подобного типа, вырабатывает последовательность импульсных сигналов прямоугольной формы определенной длительности, в которой имеются зондирующие и тестирующие импульсы, причем частота зондирующих импульсов существенно больше частоты тестирующих импульсов. Тестирующим является такой импульс, наличие которого имитирует наличие импульса, вызывающего выработку сигнала пожарной тревоги, и который используется для проверки работоспособности узлов дымового извещателя. Выработка же сигнала пожарной тревоги осуществляется на основе анализа зондирующих импульсов. Максимальная амплитуда зондирующих импульсов подбирается таким образом, чтобы на входе в блок 6 анализа и управления ее значение было существенно меньше пороговой величины, а максимальная амплитуда тестирующих импульсов таким образом, чтобы на входе в блок 6 анализа и управления имело место чередование импульсов с различной максимальной амплитудой. То есть в последовательности тестирующих импульсов должен быть, по крайней мере, один импульс с максимальной амплитудой несколько больше пороговой величины и, по крайней мере, один импульс с максимальной амплитудой несколько меньше пороговой величины.

Эти сигналы преобразуются на излучателе 3 световых зондирующих и тестирующих импульсов в световые импульсы, которые, как показывает практика, всегда частично, даже при отсутствии дыма, отражаясь на стенках дымовой камеры 2 (также может быть использован специально установленный отражающий элемент, см. патент РФ 2168767), воспринимаются фотоприемником 4 и поступают в усилитель 5. На входе усилителя 5 импульсные сигналы имеют прямоугольную или приблизительно прямоугольную форму. На выходе же усилителя 5 или на входе блока анализа и управления формируют зондирующие и тестирующие импульсные сигналы с плавно нарастающей до максимального значения амплитудой.

Для нормально работающего в дежурном режиме дымового извещателя при отсутствии дыма амплитудно-временная диаграмма импульсных сигналов на входе в блок 6 анализа и управления имеет вид, как показано на фиг.2а. При этом представлена упрощенная форма импульсов, которая на самом деле может быть более сложной, например, уменьшение амплитуды после достижения максимальной величины также может быть пологим, однако это обстоятельство не влияет на сущность предлагаемого способа. Получение таких сигналов достигается в начале эксплуатации дымового извещателя или после восстановления его работоспособности путем настройки значений максимальных амплитуд импульсных зондирующих и тестирующих сигналов. Такая настройка может осуществляться формирователем 1 импульсов (формирователь 1 импульсов всегда включает в себя блок формирования длительности импульса) изменением как длительности, так первоначально и амплитуды световых импульсов, по сигналам, поступающим от блока 6 анализа и управления, в результате сравнения заложенной в него пороговой величины A_пор и максимальных амплитуд импульсных тестирующих сигналов. Очевидно, что изменение длительности световых импульсов приводит к изменению длительности поступающих от фотоприемника 4 через усилитель 5 на вход блока 6 анализа и управления импульсных сигналов. При этом формируют тестирующие импульсные сигналы с чередованием сигналов различной максимальной амплитуды (в данном случае показаны два импульса), и имеющих первоначально значения максимальной амплитуды одного импульса больше, а другого импульса меньше пороговой величины А_пор. Максимальная же амплитуда зондирующих импульсных сигналов А _зо существенно меньше А_пор. Длительность зондирующих и тестирующих импульсных сигналов составляет при этом соответственно t_зо, t _то.

В ходе эксплуатации дымового извещателя происходит изменение интенсивности поступающих на фотоприемник 4 импульсов, что обусловлено, например, увеличением отражения от внутренней поверхности дымовой камеры 2 при появлении на ней пыли, росы или коррозии. При этом соответственно постепенно увеличиваются и максимальные амплитуды зондирующих и тестирующих сигналов. В какой-то момент времени максимальные амплитуды обоих чередующихся тестирующих сигналов, имеющих первоначально различные максимальные амплитуды, превысят пороговую величину А_пор (см. фиг.2б). Данное обстоятельство свидетельствует о возможности ложного срабатывания дымового извещателя за счет того, что и зондирующий импульсный сигнал с первоначально максимальной амплитудой, меньшей А_пор, вызовет выработку блоком 6 анализа и управления сигнала пожарной тревоги, хотя в этом нет необходимости.

В блоке 6 анализа и управления, который, естественно, распознает зондирующие и тестирующие импульсные сигналы, отслеживают текущие значения максимальных амплитуд чередующихся тестирующих импульсных сигналов и при их превышении пороговой величины у всех (в данном случае у двух) чередующихся тестирующих импульсных сигналов уменьшают длительность световых зондирующих и тестирующих импульсов, а при их меньшем значении - увеличивают длительность таким образом, чтобы максимальные амплитуды у чередующихся тестирующих импульсных сигналов имели значения больше и меньше пороговой величины. Изменение длительности производится путем подачи соответствующих управляющих сигналов на формирователь 1 импульсов. В результате такого изменения амплитудно-временная диаграмма импульсных сигналов на входе в блок 6 анализа и управления принимает вид, как показано на фиг.2в. При этом максимальные амплитуды зондирующих и чередующихся тестирующих импульсных сигналов будут такими же, как на фиг.2а, а длительность их t _з1, t_т1, будет меньше, чем соответственно t_зо, t_то.

Таким образом в дежурном режиме поддерживается постоянной разность между пороговой величиной и текущими значениями максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, при том, что пороговая величина не изменяется, и сохраняется постоянный уровень чувствительности.

Очевидно, что возможности изменения максимальных амплитуд импульсных сигналов путем изменения их длительности ограничены и зависят от первоначальной длительности световых импульсов. В том случае, когда возможности дальнейшего изменения длительности исчерпаны, что оценивается блоком 6 анализа и управления, последний выдает сигнал о неработоспособности дымового извещателя, свидетельствующий о необходимости, например, очистки дымовой камеры или ремонта дымового извещателя.

При появлении дыма в дымовой камере 2 имеет место интенсификация рассеянного на частичках дыма светового сигнала, что вызывает увеличение максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов, поступающих от фотоприемника 4 через усилитель 5 на вход блока 6 анализа и управления. На основе анализа в блоке 6 анализа и управления пороговой величины и текущих значений максимальной амплитуды зондирующих импульсных сигналов судят о наличии или отсутствии пожара и при превышении максимальной амплитудой зондирующих импульсных сигналов пороговой величины формируют сигнал пожарной тревоги.

Предлагаемый способ формирования сигналов пожарной тревоги надежен и его реализация возможна на основе простой элементной базы, использование которой позволяет совместить дымовой извещатель с аналоговыми шлейфами сигнализации, а также предполагает расширение арсенала технических приемов по формированию сигналов пожарной тревоги. При этом данный способ апробирован и реализован на практике в предполагаемых к серийному выпуску дымовых извещателях.