FI85629B - Branddetektor. - Google Patents

Description

1 65629

Palontuntoelin Tämä keksintö koskee analogista palontuntoelintä, jota 5 käytetään palohälytysjärjestelmässä, ja täsmällisemmin analogista palontuntoelintä, joka havaitsee analogisen suureen muodossa palosta johtuvan tilan, kuten savun tiheyden, lämpötilan tai kaasun pitoisuuden tai vastaavan määrän ja lähettää sen keskussignaaliasemalle ja ilmaisee palon 10 esiintymisen keskussignaaliaseman vastaanottamasta analogisesta tiedosta.

Tavanomaisessa palohälytysjärjestelmässä käytetään niin sanottuja on-ei -tyyppisiä paloilmaisimia, jotka on sovitet-15 tu sulkemaan koskettimensa palon havaitessaan ja lähettämään palosignaalin keskussignaaliasemalle. Tämä tavanomainen palohälytysjärjestelmä ei kuitenkaan kykene suorittamaan menestyksellisesti kahta palohälytysjärjestelmältä vaadittavaa tehtävää, nimittäin palon varhaista havaitsemista ja 20 virhehälytysten estämistä.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi on viime aikoina esitetty . analogiatyyppinen palohälytysjärjestelmä, jossa ilmaisimien havaitsema analoginen suure, kuten lämpötila tai savun 25 tiheys, lähetetään sellaisenaan keskussignaaliasemalle ja V:.' palon esiintymisen määritys suoritetaan keskussignaaliase- malla havaitun analogisen suureen avulla.

Kuitenkin, jos analogisten palontuntoelimien kaikki havain-30 totiedot vastaanotetaan ja palonmäärityskäsittely suoritetaan jokaiselle tuntoelimelle, tuntoelinten tietojen näytteenotto j akso kiertokyselyllä tulee pitkäksi tuntoelinten lukumäärän kasvaessa. Lisäksi keskussignaaliaseman on suori-:** tettava monimutkainen palonmääritys ja keskussignaaliaseman : 35 prosessori tulee varatuksi niin, että muiden tuntoelinten kiertokysely on keskeytettävä. Keskussignaaliaseman prosessorin käsittelytyö tulee siten liian suureksi. Tästä johtuen käytettävien tuntoelinten lukumäärä on rajoitettu.

2 85629

Lisäksi, koska tuntoelimiltä lähetetty analoginen tieto sisältää häiriöistä johtuvaa vaihtelua, tietoja sellaisenaan käytettäessä voidaan tehdä virheellinen palon esiintymisen 5 määritys. Tästä syystä on suoritettava esikäsittely vastaanotetun analogisen tiedon sisältämien ei-haluttujen häiriö-komponenttien poistamiseksi. Tämä esikäsittely lisää edelleen keskussignaaliaseman prosessorin kuormitusta.

10 Tämä keksintö on syntynyt pyrittäessä välttämään edellä mainitut ongelmat, ja esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan palonhälytystuntoelin, joka käsittää analogisen tuntoelinosan tilan, kuten lämpötilan, savun tiheyden jne. määrän ilmaisemiseksi analogisen suureen muodossa ja 15 vertailuosan analogisen tuntoelinosan antaman analogisen tiedon arvon ja ennalta määrätyn kynnysarvon vertaamiseksi. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on sanottu patenttivaatimuksessa 1.

20 Tämän keksinnön mukaan niiden analogisten palonhälytystuntoelinten lukumäärä, joille keskussignaaliasema suorittaa palonmäärityksen, on paljon pienempi ja keskussignaaliaseman ; prosessorin kuormitus pienenee huomattavasti. Lisäksi tun toelimen kynnystason alapuolisella alueella syntyneet häiri-25 öt voidaan poistaa.

Kuvio 1 on esillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon lohkokaavio, kuvio 2 on selittävä kuva, joka esittää tiedon keskiarvolas-30 kentaa, kuvio 3 on selittävä kuva, joka esittää analogisen palontun-toelimen kynnystason ja keskussignaaliaseman palonmäärityk-seen käyttämän kynnystason suhdetta, kuvio 4 on vuokaavio keskussignaaliaseman prosessorin suo-r 35 rittamasta palonmäärityskäsittelystä, kuviot 5 ja 6 ovat selittäviä kuvia, jotka esittävät keskussignaaliaseman prosessorin ilman paloa suorittamaa turvakä-sittelyä, 3 85629 kuvio 7 on selittävä kuva keskussignaaliaseman prosessorin neliöllisestä funktioennustuslaskennasta, ja kuvio 8 on selittävä kuva, joka esittää vaaratason saavuttamiseen tarvittavaa aikaa, jonka keskussignaaliaseman proses-5 sori laskee.

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon perusmuotoa. 1 on keskussignaaliasema ja se sisältää prosessorin CPU, joka suorittaa palonmäärityskäsittelyn. 10 Analogiset palontuntoelimet 3 on kytketty keskussignaali- asemalta 1 johdettuihin signaalilinjoihin 2a - 2n. Analogiset palonhälytystuntoelimet 3 ilmaisevat analogisen suureen muodossa palon seurauksena olevan tilan, kuten lämpötilan, savun tiheyden, CO-kaasun pitoisuuden, määrän ja lähettävät 15 ilmaisutiedon esimerkiksi sähköisessä virtamuodossa vastauksena keskussignaaliasemalta 1 tulevaan kiertokyselyyn.

Jokainen analoginen palontuntoelin 3 toimii vastaanottamalla tehonsyötön keskussignaaliasemalta ja tuntoelimessä on 20 analoginen ilmaisuosa 4, joka sisältää elementit lämpötilan, savun tiheyden jne. ilmaisemiseksi analogisen suureen muodossa. 5 on näytteenottopiiri, joka ottaa ennalta määrätyllä .* . jaksolla näytteitä analogisista ilmaisusignaaleista. A/D- muunnin 6 muuntaa näytteenottopiiriltä 5 tulevan näytteenot-25 totiedon digitaaliseksi tiedoksi ja se syötetään keskiarvon laskentaosaan 7.

Tämä keskiarvon laskentaosa 7 laskee näytteenottotietojen liukuvan keskiarvon ja yksinkertaisen keskiarvon. Täsmälli-. 30 semmin selitettynä, kuten kuviossa 2 on esitetty, kolmen peräkkäin saadun näytteenottotiedon keskiarvoja (KESKIARVO) lasketaan peräkkäin ja tämän jälkeen lasketaan kuuden liuku-... van keskiarvon laskennan antaman tiedon yksinkertaiset keskiarvot yhden keskussignaaliasemalle lähetettävän tiedon .·. : 35 muodostamiseksi.

Tämä keskiarvonlaskentakäsittely, joka käsittää liukuvan keskiarvon laskennan ja yksinkertaisen keskiarvon laskennan, * 85629 toimii digitaalisena alipäästösuotimena analogisiin ilmai-susignaaleihin sisältyvien palon lämpötilaan tai savuun liittyvien perustaajuuskomponenttien kehittämien korkeampien harmonisten komponenttien poistamiseksi. Tämän digitaalisen 5 alipäästösuotimen avulla alkuperäinen signaali voidaan toistaa totuudenmukaisesti. Lisäksi tämä keskiarvonlaskenta-osa voi toimia digitaalisena suotimena laskemalla vain liukuvan keskiarvon.

10 Koska analogisista ilmaisusignaaleista otetaan näytteitä, todennäköisyys sille, että pulssihäiriö otetaan näytteenot-totiedoksi, pienenee. Lisäksi vaikka pulssihäiriö otettaisiin näytteenottotiedoksi, keskiarvonlaskennalla voidaan saada riittävä häiriönvaimennus.

15 8 on digitaalinen komparaattori, joka toimii vertailuvä-lineenä, joka vertaa keskiarvonlaskentaosalta 7 tulevaa lähtötietoa vertailujännitelähteen 9 edustamaan tuntoelimen kynnysarvoon, ja komparaattori kehittää ylempitasoisen 20 signaalin tiedonlähetyskäskyn antamiseksi, kun keskiarvon laskennan tieto ylittää tuntoelimen kynnysarvon.

»»» ,1 . Komparaattoria 8 varten asetettuna keskiarvona voidaan mainita esimerkiksi korkein normaalisti odotettavissa oleva 25 huoneenlämpötila, esim. 30°C, palon lämpötilailmaisun ta-*·-. pauksessa. Tässä tapauksessa tiedonlähetys keskussignaa- liasemalle sallitaan vain, kun saadaan ilmaisutieto, joka on 30°C tai suurempi.

30 10 on kutsunilmaisuosa, joka laskee keskussignaaliasemalta 1 esimerkiksi jännitemuodossa lähetettyjä kellopulsseja ja ilmaisee sille tulevan kutsun, kun kellonlaskenta-arvo ’···' saavuttaa sille määrätyn lukumäärän ja antaa tällöin tiedon- lähetyssignaalin (ylempitasoisen signaalin). Kutsunilmai-35 suosan 10 ja komparaattorin 8 lähdöt syötetään JA-portille 11. JA-portti 11 antaa ylempitasoisen lähdön signaalinlähe-tysosalle 12, kun ilmaistu analogiataso on määrättyä suurempi ja kun kutsunilmaisuosa 10 tunnistaa oman kutsunsa, ja 5 85629 keskiarvonlaskentaosan 7 antama tieto lähetetään keskussig-naaliasemalle 1 esimerkiksi virtamuodossa D/A-muunnoksen j älkeen.

5 Keskussignaaliasema 1 käsittää kutsunohjausosan 13, prosessorin 14 palonmäärityskäsittelyn suorittamiseksi, A/D-muun-timen tuntoelimiltä 13 tulevien analogisten signaalien muuntamiseksi digitaalisiksi signaaleiksi ja näyttöosan 16.

10 Kutsunohjausosa 13 antaa toistuvasti jännitemuodossa keskus- signaaliasemaan 1 kytkettyjen analogisten palontuntoelinten 3 lukumäärää vastaavan määrän kellopulsseja, joita seuraa pitkäkestoinen palautuspulssi, tuntoelinten kiertokyselyn suorittamiseksi. Tuntoelimiltä 3 lähetetyn ilmaisuvirran 15 vastuksen 17 yli kehittämä jännite syötetään A/D-muuntimelle 15 ja se muuntaa jännitteen digitaaliseksi signaaliksi sen antamiseksi prosessorille 14.

Prosessori 14 kerää analogiset tiedot, jotka vastaavat 20 kellopulssien laskenta-arvojen avulla määrättyjä tuntoelinten osoitteita ja suorittaa palon esiintymisen määrityksen ennustavalla laskennalla funktioapproksimaation mukaisesti, kuten myöhemmin selitetään yksityiskohtaisesti niin, että näyttöosa 16 voi esittää paloilmoituksen yhdessä tuntoelimen 25 osoitteen kanssa.

Seuraavassa selitetään keskussignaaliaseman 1 prosessorin tuntoelintiedon perusteella suorittama palonmäärityskäsitte-ly.

30

Palonmäärityskäsittelyn sisältö jakautuu kahteen osaan seuraavasti: a. turvakäsittely ilman paloa annettavaa hälytystä varten, .·. : 35 b. palon ennustava laskenta funktioapproksimaation mukaisesti .

6 85629

Kuvio 3 esittää edellä olevien kohtien a ja b palonmäärityk-siin käytettyjen kynnystasojen ja analogisille palontun-toelimille 3 signaalin lähetyksen ohjausta varten asetetun kynnystason välistä suhdetta. Palonmääritystä varten asete-5 taan laskennanaloitustaso ennustavan laskennan aloittamiseksi funktioapproksimaatiolla ja vaarataso ajan, joka on jäljellä ennen kuin se saavuttaa palon, saamiseksi ennustavan laskennan tuloksen perusteella, kun taas analogisten palontuntoelinten kynnystaso asetetaan sellaiselle tasolle, 10 joka poistaa laskennanaloitustasoa alhaisemmat jatkuvat häiriöt.

Siten, kun valkoisilla pisteillä esitetyt analogisten palontuntoelinten ilmaisutasot ovat alhaisempia kuin kynnystaso, 15 signaalin lähetystä ei suoriteta vaikka kiertokysely keskus-signaaliasemalta 1 suoritettaisiin, ja vain kynnystasoa korkeammat ilmaistut analogiset signaalit, jotka on esitetty mustilla pisteillä, lähetetään keskussignaaliasemalle 1. Keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 kuormitus pienenee 20 siten valkoisten pisteiden edustaman tiedon verran.

Kuvio 4 on vuokaavio keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 . suorittaman palonmäärityskäsittelyn eräästä esimerkistä.

Tässä käsittelyssä suoritetaan ennustava laskenta funktioap-25 proksimaatiolla.

Ensiksi lohkossa 20 tarkastetaan kiertokyselyllä, saadaanko vastaustietoa.

30 Jos vastaustieto saadaan, vaihe etenee seuraavaan päätösloh-koon 21, jossa tarkastetaan, onko viimeisin lähetetty tieto, sen jälkeen, kun sille on suoritettu keskiarvolaskenta ja se on ylittänyt tuntoelimen kynnysarvon, suurempi kuin laskennanaloitustaso siten kuin kuviossa 3 on esitetty.

Keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 toiminta tallentaa peräkkäin 20 tuntoelintietoa LD1 - LD20 funktioapproksimaatiolla suoritettavaa laskentakäsittelyä varten.

: 35 5 7 85629

Jos viimeisin vastaanotettu tuntoelintieto LD20 ylittää laskennanaloitustason, vaihe etenee lohkoon 22 ilman paloa suoritettavaa turvakäsittelyä varten.

Kuvio 5 esittää ilmaisuesimerkkiä, Jossa on esitetty esimerkkeinä kulmakertoimet yl - y3. Tässä tapauksessa kulmakerroin yl on negatiivinen ja kulmakertoimet y2 ja y3 positiivisia. Positiivisten kulmakertoimien osalta tutkitaan, 10 ovatko ne ennalta määrättyä kulmakerrointa yk suurempia vai ei, ja kulmakerrointa yk suurempien kulmakerrointen lukumäärä lasketaan. Kun kulmakerrointa yk suurempien kulmakertoimien lukumäärä on kaksi tai suurempi, kuten kuviossa 6 on esitetty, tällöin todetaan palon mahdollisuuden olemas-15 saolo ja vaihe etenee seuraavaan vaiheeseen 23 funktioap- proksimaatiolla suoritettavan ennustavan laskennan aloittamiseksi.

Toisaalta kun, kuten kuviossa 5 on esitetty, kulmakerrointa 20 yk suurempien kulmakertoimien lukumäärä on pienempi kuin kaksi, todetaan, että tiedon muuttuminen johtuu tupakansa-. vusta ym. eikä ennustavaa laskentaa funktioapproksimaation avulla suoriteta.

25 Lohkossa 22 suoritetun ilman paloa suoritettavan turvakäsit-telyn läpäisseelle tiedolle suoritetaan ennustava laskenta lohkossa 23.

v': Tässä ennustavassa laskennassa palosta johtuvaa lämpötilan 30 tai savun ajallista muutosta approksimoidaan yhtälöllä y = ax^ + bx + c ja kuviossa 7 esitetyn neliöllisen funktion kertoimien a, b ja c arvot saadaan 20 tiedosta LD1 - LD20, jotka on saatu keskiarvonlaskennalla. Kertoimet a, b ja c saadaan laskemal-: 35 la samanaikaisista yhtälöistä, jotka muodostuvat determinan teista, pienimmän neliösumman mukaan Gauss-Jordanin menetelmällä.

8 85629

Jos kertoimet a, b ja c saadaan, tulevien tiedonmuutosten ura voidaan määrätä kuten kuviossa 8 on esitetty.

Siten seuraavassa lohkossa 24 aika tr, joka on vaaratason 5 saavuttamiseen tarvittava aika, saadaan kuvion 8 neliöilleen funktion perusteella ja sillä hetkellä tn vaaratason saavuttamiseen jäljellä oleva ennustettu aika Tpu lasketaan.

Koska todellisen palon todennäköisyys on sitä suurempi, 10 mitä lyhyempi aika vaaratason saavuttamiseen on jäljellä, aikaa verrataan päätöslohkossa 25 esimerkiksi kynnysaikaan 800 s, ja jos aika on lyhyempi kuin 800 s, se määritetään paloksi ja palohälytys annetaan lohkossa 21.

15 Kuten edellä olevan selityksen perusteella on ilmeistä, keskussignaaliaseman 1 prosessorin 4 esikäsittelylaskentaa ei tarvitse suorittaa kaikille tuntoelimien tiedoille. Tasoalueen, jolla ennustavaa laskentaa ei tarvitse suorittaa, sisällä olevan signaalimuutoksen osalta signaalinsiir-20 ron keskussignaaliasemalle 1 estää analoginen palontuntoelin 3 ja signaalinkäsittely käynnistetään vain silloin, kun .·:·. muutos saavuttaa tason, joka ilmeisesti edellyttää määritys- tä ennustavalla laskennalla niin, että niiden analogisten palontuntoelimien 3 lukumäärä, joihin on kohdistettava 25 keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 suorittama palonmääri-tys, pienenee huomattavasti. Keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 kuormitus pienenee siten suuresti ja prosessorilla 14 voi olla ylimääräistä käsittelytehoa, määrityskykyä, niin, että keskussignaaliasemaan 1 kytkettävien tuntoelinten 30 3 lukumäärää voidaan lisätä.

Tässä yhteydessä on huomattava, että analogisen palontun-“ toelimen 3 näytteenottopiiri 5, A/D-muunnin 6 ja keskiarvon- laskentaosa 7 voidaan jättää pois. Tässä tapauksessa, jossa 35 analogisen palontuntoelinosan ilmaisevat analogiset tiedot annetaan suoraan analogiselta palontuntoelimeltä, keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 suorittaman käsittelyn ja määrityksen sisältö on seuraava: 9 65629 a. korkeampien harmonisten häiriöiden poistaminen keskiarvoni askenna 11a, b. turvakäsittely ilman paloa annettavaa hälytystä varten, 5 c. palon ennustava laskenta funktioapproksimoinnilla.

Keskussignaaliaseman 1 prosessorin 14 ennustava laskenta funktioapproksimaatiolla voidaan suorittaa edellä selitetyn neliöllisen funktioapproksimoinnin sijasta vaihtoehtoisesti 10 lineaarisella funktiolla y ax + b tai lineaarisen funktion ja neliöllisen funktion yhdistelmällä.

Lisäksi palonmääritystä keskussignaaliosassa ei aina tarvitse suorittaa funktioapproksimoinnin perusteella. Palo voi-15 daan määrittää suoraan analogisesta tiedosta, jos tiedolla on paloksi määritettävä arvo. Edelleen tiedonsiirtojärjestelmänä kultakin analogiselta palontuntoelimeltä keskussig-naaliasemalle voidaan käyttää kiertokyselyjärjestelmän lisäksi myös muunlaista järjestelmää.

20 :'· Vaikka palonmäärityskäsittely suoritetaan edellä olevassa esimerkissä ennustavalla laskennalla funktioapproksimoinnil-la, esillä oleva keksintö ei rajoitu siihen ja palonmäärityskäsittely voidaan vaihtoehtoisesti suorittaa sopivan 25 ohjelman ohjaamana.

Claims (4)

1. Palontuntoelin (3) fysikaalisen suureen, kuten lämpötilan, savun tiheyden jne., havaitsemiseksi ja fysikaalista suuretta vastaavan analogisen tiedon lähettämiseksi signaa- 5 lijohtojen (2a-2n) kautta keskussignaaliasemalle (1) signaa- liaseman kutsun mukaisesti, jolloin signaaliasema on sovitettu määrittämään, onko tulipaloa vai ei, tunnettu siitä, että siinä on: - analoginen ilmaisuosa (4) fysikaalisen suureen ilmaisemi- 10 seksi analogia-arvomuodossa, - vertailuosa (8) analogisen ilmaisuosan (4) antaman analogisen tiedon arvon ja ennalta määrätyn tuntoelimen kynnysarvon vertaamiseksi ja käskysignaalin antamiseksi, kun analo-giatiedon arvo ylittää tuntoelimen ennalta määrätyn kyn- 15 nysarvon, - kutsunilmaisuosa (10), joka on sovitettu erottamaan kes-kussignaaliasemalta (1) tulevat kiertokyselykutsut ja tuottamaan käskysignaalin vasteena oman kiertokyselykutsun vastaanottamiseen, ja 20. datasignaalin lähetysosa (12), joka aiheuttaa analogisen tiedon lähetyksen vasteena vertailuosan (8) antamaan käs-kysignaaliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palontuntoelin (3), 25 tunnettu siitä, että analoginen tuntoelin (3) sisäl tää näytteenotto-osan (5) näytteiden ottamiseksi ennalta määrätyllä taajuudella analogisen ilmaisuosan (4) analogisista lähtösignaaleista, keskiarvon laskentaosan (7) keskiarvon laskemiseksi näytteistetystä tiedosta ennalta määrä-30 tyn ajan, jolloin vertailuosa (8) on sovitettu vertaamaan laskettua keskiarvotietoa ennalta määrättyyn kynnysarvoon ja aiheuttamaan signaalin lähetysosan (12) lähettämään tiedon, kun tämä tieto ylittää kynnysarvon.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen palontuntoelin (3), tunnettu siitä, että keskiarvon laskeva osa on sovitettu laskemaan peräkkäin liukuvat keskiarvot analogisesta ‘ tiedosta. 11 8 5 629

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen palontuntoelin (3), tunnettu siitä, että keskiarvon laskeva osa (7) on sovitettu laskemaan peräkkäin liukuvat keskiarvot analogi-5 sesta tiedosta ja laskemaan yksinkertaisen keskiarvon liukuvista keskiarvoista.