CH663853A5 - Installation d'alarme d'incendie. - Google Patents
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Description
DESCRIPTION
La présente invention a pour objet une installation d'alarme d'incendie telle que définie par le préambule de la revendication 1.
A titre d'exemple d'une installation connue qui détecte les changements physiques variés dus à un feu pour discriminer les conditions du feu, on peut mentionner, par exemple, un système agencé pour détecter une quantité de fumée et une concentration de gaz en augmentation due au feu, pour détecter la relation caractéristique entre la densité de fumée et la concentration de gaz et déterminer le feu sur la base de cette relation. Un tel système est décrit dans les brevets US 4 316184 et 4319229.
La discrimination selon le système conventionnel dépend toutefois seulement de la pente obtenue de la relation entre les changements physiques dus au feu. C'est pourquoi il est difficile d'apprécier synthétiquement et sûrement le danger réel du feu et, dans le cas où les conditions du feu sont en dehors de la courbe caractéristique préétablie, la détermination du feu est inexacte, entraînant un retard dans la détection du feu ou une fausse alarme.
La présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients susmentionnés des systèmes connus et de fournir une installation
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d'alarme capable d'effectuer une détermination précise et rapide du feu indépendamment des conditions du feu et capable de réduire au minimum les fausses alarmes engendrées en l'absence de feu.
Une installation selon l'invention, telle que définie par la revendication 1, peut déterminer synthétiquement les tendances des changements physiques dus à un feu de manière à saisir proprement les conditions du feu, en augmentant la fiabilité du signal d'alarme et en minimisant la possibilité d'une fausse alarme engendrée en l'absence de feu.
Selon une forme d'exécution de l'invention, une surface fermée dans un espace à n dimensions correspondant au niveau de danger peut être employée comme référence pour la détermination du feu et, dans ce cas, la configuration de la surface fermée dans l'espace à n dimensions peut être adaptée à la sorte de feu (feu avec flammes, feu sans flammes, etc.), ou l'échelle du feu peut déterminer les conditions actuelles du feu. Ainsi, des actions appropriées peuvent être entreprises selon les conditions déterminées de feu, telles que la commande d'équipement de prévention, la commande d'extincteurs, le guidage des personnes à évacuer, etc.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.
La figure 1 est un shéma-bloc montrant un principe d'une installation selon l'invention.
La figure 2 est un schéma d'une exécution concrète de l'installation représentée à la figure 1.
La figure 3 est un schéma-bloc d'une première forme d'exécution.
La figure 4 est un tableau montrant les états de stockage des données stockées dans une section de stockage de la figure 3.
La figure 5 est un diagramme explicatif montrant la détermination prévisionnelle d'un feu utilisant un vecteur en relation avec une température et une densité de fumée.
La figure 6 est un diagramme explicatif montrant la relation entre un niveau initial de calcul, un niveau de feu et un niveau de danger.
La figure 7 est un organigramme d'un microprocesseur utilisé dans la première forme d'exécution.
La figure 8 est un schéma-bloc d'une seconde forme d'exécution.
La figure 9 représente l'organigramme d'un microprocesseur utilisé dans la seconde forme de l'exécution.
Avant de procéder à la description des formes d'exécution de l'invention, les principes de celle-ci seront tout d'abord exposés en relation avec les figures 1 et 2.
Aux figures 1 et 2 les références la, lb... In désignent des capteurs analogiques. Ces capteurs détectent n (2 ou plus) sortes de modifications physiques différentes et délivrent des signaux analogiques correspondant aux quantités respectivement détectées. Les références 2a, 2b... 2n désignent des unités de transmission et constituent n jeux de sections de détection 3a à 3n en combinaison avec les capteurs analogiques la à ln. Les unités de transmission 2a à 2n convertissent les signaux analogiques de détection délivrés par les capteurs analogiques la à ln en signaux numériques et transmettent respectivement ces signaux sous forme numérique à une station centrale. Les capteurs analogiques la à ln sont installés dans la même zone d'alerte et sont montés l'un à côté de l'autre de manière à effectuer une détection de feu dans les mêmes conditions.
La référence 4 désigne une section de réception et de commande de la station centrale, cette section 4 comprenant une unité de réception 5, une unité de calcul 6 et une unité de commande 7. L'unité de réception comprend une section d'échantillonnage 8 à laquelle sont connectées les lignes de sortie des unités de transmission 2a à 2n des sections de détection 3a à 3n. Comme moyen de transmission numérique entre les unités de transmission 2a à 2n et l'unité de réception 5, on peut employer tout système convenable, tel qu'un système d'interrogation selon lequel les unités de transmission 2a à 2n sont interrogées séquentiellement par l'unité de réception 5 pour la transmission des données numériques, respectivement un système dans lequel les unités de transmission 2a à 2n transmettent séquentiellement les données numériques avec des codes d'adresses, ou un système dans lequel les unités de transmission 2a à 2n sont connectées à l'unité de réception 5 à travers des lignes spéciales de signaux.
L'unité de calcul 6 effectue un calcul spécifique sur la base des données reçues séquentiellement par l'unité de réception 5 de la part des capteurs respectifs. Comme unité de calcul 6, on peut utiliser un microprocesseur. L'unité de calcul 6 comprend une section de stockage 9, une section d'extraction de données 10, une section de cal-culation de la tendance de modification 11, une section de calcul de prévision 12 et une section de détermination du degré de danger 13. La section de stockage 9 stocke les données provenant de la section d'échantillonnage 8 dans l'unité de réception 5 en discriminant les données fournies par les n capteurs analogiques. La section d'extraction de données 10 extrait les données stockées dans la section de stockage 9 pour les introduire dans la section de calcul des tendances de changement 11. Cette section 11 calcule les tendances que présentent les n données de se modifier dans le futur. La section de calcul de prévision 12 calcule des vecteurs dans les espaces à n dimensions représentant les états présents et futurs des n changements physiques. Pour ce calcul, on utilise les tendances délivrées par la section 11 et les données stockées dans la section de stockage 9. La section de détermination du degré de danger 13 effectue une détermination du feu ou du danger sur la base des résultats calculés par la section de calcul de prévision 12 et délivre un signal lorsqu'elle établit que les conditions environnantes sont situées dans une plage spécifique.
Le signal délivré par l'unité de calcul 6 est envoyé à l'unité de commande 7 qui commande l'alarme de feu et l'entraînement des équipements de lutte contre le feu.
Le principe de la détermination du feu sera exposé dans la description qui suit:
Si les n sortes de changements physiques propres à un feu devant être détectées par les capteurs analogiques la à ln sont désignées par xl, x2 ... xn et lorsqu'un espace à n dimensions avec les changements physiques xl à xn en ordonnée ou en abscisse est considéré, le vecteur synthétique X dans l'espace à n dimensions peut être représenté par l'expression suivante:
X = xlil + x2i2 + ...+ xnin où xi (i + 1, 2 ... n) représente un vecteur unité sans les directions de coordonnées respectives. Si un élément de temps t est inclus dans le vecteur synthétique X, ce vecteur X change dans l'espace à n dimensions en fonction du développement du feu, et le lieu vectoriel tracé par l'extrémité du vecteur synthétique X indique un changement dans l'environnement. Ainsi, les conditions de l'environnement en rapport avec le feu peuvent être exprimées par le vecteur X(t) dans l'espace à n dimensions.
Dès lors, si l'on admet que les valeurs des changements physiques xl à xn sont positives et si xl et xn sont sélectionnés de telle sorte que les valeurs des changements physiques xl et xn croissent lorsque le feu s'étend, le danger dû au feu croît au fur et à mesure que le vecteur X s'éloigne de l'origine des coordonnées de l'espace à n dimensions.
Par exemple, si une température T, une densité de fumée Cs et une concentration Cg en CO sont sélectionnées en tant que changements physiques, et si un changement (T — TO) de la température T à partir d'une température normale représente la modification physique xl et que semblablement un changement de la densité de fumée Cs et un changement de la concentration Cg de CO sont représentés par les modifications physiques X2 et x3 respectivement, le vecteur X des modifications physiques xl et x3 s'éloignera de son origine en fonction du développement du feu.
Dans ce cas, les modifications physiques xl à xn peuvent être sélectionnées de la façon la plus adéquate en fonction de l'endroit à surveiller, des matériaux susceptibles de prendre feu, des sortes d'alarmes telles qu'une alarme d'évacuation de personnes et une alarme pour le déclenchement de l'action d'extinction ou analogue.
Par exemple, si une concentration d'oxygène est utilisée au lieu de la concentration Cg en CO, la modification physique x3 pourrait
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être CgO — Cg (où CgO représente une concentration normale en oxygène).
Dans l'espace à n dimensions déterminé par les n modifications physiques, le niveau de danger qui est à détecter peut être considéré comme une surface fermée à n dimensions. La surface fermée à n dimensions définissant le niveau de danger est exprimée par la formule suivante:
f (xl, x2 ... xn) = 0
Dans ce cas, lorsque l'extrémité du vecteur X déterminé par les modifications physiques xl à xn traverse la surface fermée définie par la formule ci-dessus, on peut supposer que le feu a atteint le seuil de danger.
Si la surface fermée f (xl ... xn) = 0 est une surface elliptique à trois dimensions, la formule ci-dessus peut être exprimée par:
(alxl2 + a2x22 + a3x32) —1=0
Si les constantes al à an sont comprises dans xl à xn et standardisées en tant que xl à xn, la surface fermée représentant le seuil de danger peut être considérée comme une surface sphérique tridimensionnelle de rayon r, qui peut être exprimée par:
(xl2 + x22 + x32) - r2 = 0
En d'autres termes, les constantes al à an peuvent être modifiées pour évaluer les données analogiques la à ln pour effectuer une détection optimale du feu.
Après avoir établi la surface fermée à n dimensions pour déterminer le seuil de danger, on substitue les valeurs de changement physique x2(t) à xn(t) détectées au temps t aux valeurs ci-dessus xl à xn. Lorsque la condition •
f{(xi(t))} > 0
est satisfaite, l'extrémité du vecteur X traverse la surface fermée comme indiqué par la formule ci-dessus et celui-ci est situé à l'extérieur de cette surface fermée. On peut dès lors déterminer que les conditions de feu dépassent le seuil de danger.
Bien qu'on ait mentionné seulement une surface elliptique ou circulaire à deux dimensions ou une surface elliptique ou sphérique à trois dimensions, à titre d'exemple, il est clair que la surface fermée f(x) peut être constituée par toute surface susceptible d'être exprimée par une fonction des modifications physiques xl à xn.
La première forme d'exécution sera maintenant décrite en relation avec les figures 3 à 7.
Bien que les signaux de sortie xi(t) des capteurs analogiques la à ln soient utilisés comme décrit dans la description du principe, la détermination du feu selon la première forme d'exécution est basée sur la prévision de l'extrémité du vecteur X après un temps prédéterminé à compter de l'instant présent.
Les parties similaires ou identiques aux parties du système représenté aux figures 1 et 2 sont désignées par les mêmes références, ce qui a permis de simplifier les explications de ces parties similaires.
la, lb ... ln désignent des capteurs analogiques et 2a, 2b ... 2n désignent des unités de transmission. Chacun des capteurs analogiques la à ln constitue une section de détection 3a, 3b ... 3n en combinaison avec l'unité de transmission 2a à 2n correspondante. Les sections de détection 3a à 3n détectent des modifications de phénomènes physiques tels que la température T, une densité de fumée Cs, une concentration Cg en CO, etc., en tant que modifications physiques xl, x2 ... xn.
Une unité de réception 5 comprend une section d'échantillonnage de données 8 connectée aux lignes de sortie des unités de transmission 2a à 2n et une section de calcul de moyenne courante 14. Cette section 14 effectue séquentiellement une opération de moyenne courante des données provenant des capteurs analogiques la à ln échantillonnées par la section d'échantillonnage de données 8. Plus précisément, les données provenant du capteur analogique la sont exprimées séquentiellement en tant que xl1, xl2 ... xlm, xlm+1... et la dernière donnée xam+I, la donnée présente xam et la donnée précédente xam 1 sont soumises à une opération de moyenne arithmétique pour obtenir une donnée de moyenne courante:
LDim = (xim+1 + xim + xim_1)/3
5 où i = 1, 2 ... n.
Le pas correspondant à l'exécution de la moyenne courante est exécuté chaque fois que les capteurs analogiques la à ln obtiennent la dernière donnée xlm+1, x2m+1... xnm+l. Les indices 1, 2 ... m, m+1 ... ne représentent pas la puissance mais la séquence.
io La moyenne courante a une fonction de filtrage. Plus précisément, la moyenne courante peut éliminer l'influence de bruits tels que la fumée de cigarette, etc., qui produit des données de caractère extraordinaire comparées aux autres données délivrées par les capteurs analogiques, en effectuant la moyenne de cette donnée de ca-15 ractère extraordinaire et des deux autres données.
Les données de moyenne courante LDi1, LDi2 ... LDim sont introduites séquentiellement dans la section de stockage 9 où elles sont stockées. Les données sont stockées dans la section de stockage 9 par les sections de détection 3a, 3b ... 3n, comme représenté à la 20 figure 4. La donnée la plus ancienne est effacée à l'arrivée de la dernière donnée. Cependant, si la capacité de la section de stockage 9 est grande, une autre disposition peut être utilisée.
Alternativement, pour obtenir la donnée de moyenne courante LDim, la section d'extraction de données 10 et la section de calcul de 25 moyennes courantes 14 peuvent être connectées, comme représenté par un trait discontinu à la figure 3, de manière à calculer cette moyenne à partir de la dernière donnée xim+l provenant des capteurs analogiques la à ln, de la donnée xim à l'instant présent et de la dernière donnée de moyenne courante LDi"1-1. Les moyens d'élimina-30 tion du bruit ne sont pas limités à l'exemple décrit ci-dessus, mais d'autres moyens connus peuvent être alternativement utilisés. Les unités de transmission 2a à 2n peuvent être omises lorsque les capteurs analogiques la à ln ont une fonction de traitement de données.
35 L'unité de calcul 6 comprend la section de stockage 9 telle que décrite plus haut, une section d'extraction de données 10, une section de détermination de seuil 15, une section de calcul de tendance de changement 11 et une section de calcul de prévision 12, les sections 15,11 et 12 étant situées après la section d'extraction de 40 données 10.
La section de détermination de seuil 15 comprend une section de calcul de surface fermée 16 et une section de comparaison de surface fermée 17. La section de détermination de seuil 15 calcule un vecteur X qui représente les conditions présentes de l'environnement définies 45 par la dernière moyenne courante LDim et qui détermine si la section de calcul de la tendance de changement 11 doit être activée ou non au pas suivant. La section de calcul de surface fermée 16 a une équation de la surface fermée f(x) = 0 représentant un niveau initial de calcul prédéterminé placé préalablement dans cette section. Les der-50 nières n sortes de moyennes courantes LDlm, LD2m ... LDnm sont substituées pour calculer le vecteur représentant l'état présent. Par exemple, si une équation f(x) qui représente la surface fermée est définie par
^ f(x)0 = {(al(xl)2 + a2(x2)2 +...+an(xn)2)} - 1
Le calcul est effectué comme suit en fonction des dernières valeurs moyennes courantes LDlm ... LDnm:
f(x)0m = {(al(LDlra)2 + a2(LD2m)2 ... a3(LDnm)2)} - 1
60 La section de comparaison de surface fermée 17 compare les deux valeurs de f(x)0m. Si f(x)0m ^ 0 ou si l'extrémité du vecteur formé par les dernières valeurs moyennes courantes LDlra ... LDm est comprise dans une surface fermée ou dépasse cette surface, qui représente le niveau initial de calcul, un signal de sortie est engendré 65 pour activer la section de calcul de tendance de changement 11. Le niveau initial ou d'initialisation de calcul est déterminé selon les conditions ambiantes de telle sorte que le système entier ne travaille pas chaque fois que les données des capteurs analogiques la à ln sont
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échantillonnées et que la moyenne est calculée, mais le calcul de prévision est effectué seulement lorsque la moyenne courante dépasse un niveau prédéterminé. Ainsi, l'opération effective du système peut être assurée.
La section de calcul de tendance de changement 11 comprend une section de calcul de pente de vecteur 18 et une section de comparaison de pente de vecteur 19. La section de calcul de pente de vecteur 18 calcule deux vecteurs synthétiques en se basant sur les dernières moyennes courantes LDlm, LD2m ... LDnm des données délivrées par les capteurs analogiques la à ln, en provenance de la section de stockage, à travers la section d'extraction de données 10, et calcule la pente des vecteurs.
Si les vecteurs unités des données des capteurs analogiques respectifs la à ln sont représentés par il, Î2 ... în, le vecteur X a la forme suivante:
X = LDlm il + LD2m Î2 ... + LDnm in
Dès lors, si le vecteur synthétique X(t0) au temps présent tO et le vecteur synthétique X(tO—At) à un instant précédant l'instant tO d'une At sont obtenus, la pente du vecteur (5X/5t)t0 peut être calculée.
La pente du vecteur peut être calculée comme suit:
(8X/8t)t0 = X(tO) - X(t0—At)/t
La pente telle que définie ci-dessus est applicable lorsque la valeur moyenne courante LDi change linéairement, mais lorsque la valeur moyenne courante LDi change brusquement, comme c'est le cas d'une courbe quadratique, la pente peut être calculée comme sult: (52X/8t2)t0 =X(tO) - 2X(tO - At)+X(tO - 2At)/At2
La section de comparaison de pente de vecteur 19 compare une donnée de référence (8X/5t)s prédéterminée en relation avec la pente de vecteur et la pente de vecteur susmentionnée (5X/5t)t0. Et lorsque
(5X/5t)t0 > (5X/8t)s un signal de sortie est engendré directement à destination de la section de commande 7 et, à n'importe quel autre instant, un signal de sortie est engendré à destination de la section de calcul de prévision 12.
La section de calcul de prévision 12 comprend une section de calcul de prévision d'éléments de vecteurs 20 et une section de calcul de prévision de surface fermée 21. La section de calcul de prévision d'éléments de vecteurs 20 calcule les pentes des données fournies par les capteurs analogiques la à ln à partir des valeurs moyennes courantes LDm à LDnm pour les capteurs respectifs la à ln et effectue le calcul prévisionnel des données pour les capteurs analogiques la à ln après une période prédéterminée ta de temps à compter du temps présent tO.
Afin de prévoir linéairement la position future du vecteur X à n dimensions, la pente (8X/5t)t du vecteur X(t) au temps présent tO relativement au temps t est obtenue et le vecteur X(t) est prolongé le long de cette pente, de telle sorte que son extrémité peut être prévue après la période de temps prédéterminée.
Plus précisément, le vecteur X(to+ta) après ta secondes à compter du temps présent tO peut être approximativement évalué comme suit: x(t0 + ta) = x(t0) + ta(sX/5t)t0
La pente (8X/5t), peut être obtenue en tant que différence entre la position du vecteur X(to—At) à un instant antérieur d'une période ta à compter du temps présent tO et la position du vecteur X(t) est exprimée par l'équation suivante:
(8X/8t)t0 = X(t0)—X(tO—At)/ At
Si cette formule est exprimée au moyen des changements physiques respectifs xl à xn, les changements ont la forme suivante:
xl(t0+ta) = xl(tO)+ta(8Xl/8t)l0
xn(t0+ta) = xn(t0)+ta(8Xn/8t)tO
Les pentes des données fournies par les capteurs analogiques respectifs la à ln peuvent être exprimées comme suit:
(8xl/8t)t0 = x 1 (tO)—x 1 (tO—At)/At (8x2/8t)t0 = x2(t0)—x2(t0—At)/At
(8xn/8t)l0 = xn(t6)—xn(t0—At)/At si i = 1, 2 ... n,
xi(t0+ta) = xi + ta(8Xi/8t)to (8xi/8t)t0 = xi(t0)-xi(t0-At)/At
Si les moyennes courantes LDlm, LD2ra ... LDnm sont calculées au temps présent t0, les modifications physiques de chaque capteur la à ln après la période prédéterminée de temps ta peuvent être exprimées comme suit:
xlm+M = LDlm+MAt(8xl/8t)l0 x2m+M = LDx2m+MAt(8jt2/8t)I0
xnm+M = LDnm+MAt(8xn/8t),0 où ta = MAt
Les pentes ont la forme suivante:
(8xl/8t)10 = LDP—LDr-'/At (8x2/8t)t0 = LD2m — LD2m" '/At
(8xn/8t)t0 = LDnm-LDnm-'/At
La section de calcul de prévision de surface fermée 21 prévoit la position de l'extrémité du vecteur synthétique X en utilisant les données xlm+M, x2m+M ... xnm+M, après la période prédéterminée de temps ta, qui ont été calculées comme décrit plus haut. Plus précisément, ces données sont substituées dans l'équation prédéterminée de la surface fermée f(x) pour calculer les valeurs. Si l'équation est prédéterminée sous la forme:
f(x)D = {(al(xl)2 + a2(x2)2 + ... +an(xn)2)} -1
la surface fermée f(xm+M)D de celle-ci après écoulement de la période prédéterminée ta à compter du temps to est calculée comme suit:
f(xm+M)D = {(al(xlm+M)2 + a2(x2m+M)2 + ... +an(xnm+M)2} -1
Puisque xim+M dans la formule ci-dessus contient un élément de temps, les positions des extrémités des vecteurs synthétiques X obtenues par synthétisation des valeurs futures des données respectives sont représentées en relation avec la surface fermée prédéterminée f(x)D = 0.
La section de détermination du degré de danger 13 détermine si l'extrémité du vecteur synthétique X est à l'intérieur ou à l'extérieur de la surface fermée f(x)D = 0 lorsque:
{al(xr+M)2+a2(x2m+M)2 + ... +an(xnm+M)2}-l = 0
et délivre un signal pour la section de commande 7.
Pour évaluer approximativement la position de l'extrémité du vecteur synthétique X en un point quadratique, l'approximation quadratique suivante et le coefficient différentiel suivant peuvent être employés:
• X(t0+ta) = X(t0) -I- ta(8X/8t),0 + {ta2(8X/8t2),0/2} (82X/8t2)t0 = X(tO)-2X(tO-At)+X(tO-2AtO)/At2
La prévision du vecteur peut être effectuée d'une manière similaire en ce qui concerne les n (trois ou plus) degrés d'approximation.
La figure 5 est un diagramme explicatif montrant concrètement la détermination du feu par le calcul prévisionnel de vecteurs tels que décrits ci-dessus, en relation avec deux modifications physiques telles que la température et la densité de fumée. Par exemple, si le
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seuil de danger de la température est établi à 100° C et le seuil de danger de la densité de fumée est établi à 20%/m en termes d'extinction, un seuil de danger, par exemple en forme de secteur représenté par une ligne continué, est préalablement établi à l'intérieur d'un seuil de danger absolu représenté par un trait mixte. Le seuil de danger est toujours à l'intérieur du seuil de danger absolu.
Dans l'espace à deux dimensions de la température et de la densité de fumée, si le vecteur au temps tO est représenté par X(t0), le vecteur X(t0 + ta), après une période ta à compter du temps présent, est calculé prévisionnellement. Si le vecteur X(t0 + ta) traverse le seuil de danger comme représenté à la figure 5, un feu est reconnu en tant que tel et un signal d'alarme est délivré. Si le vecteur X(t0 + ta) n'atteint pas le seuil de danger, un signal d'alarme n'est pas engendré et le calcul prévisionnel relatif au vecteur est poursuivi sur la base de la succession de données échantillonnées.
Alternativement, comme représenté à la figure 6, une surface fermée f(x)k = 0 représentant un niveau de feu peut être prévue addi-tionnellement entre une surface fermée f(x)o=0 représentant le niveau initial de calculation et une surface fermée f(x)D=0 représentant le niveau de danger. Dans ce cas, soit le niveau de danger, soit le niveau de feu peut être sélectionné et le contenu de l'alarme peut varier.
Le processus de détermination du feu dans la première forme d'exécution sera maintenant décrit en se référant à l'organigramme de microprocesseur représenté à la figure 7. Dans cet organigramme, au bloc a, les données numériques transmises par les unités de transmission 2a à 2n des capteurs analogiques respectifs la à ln sont reçues par les unités d'échantillonnage pour effectuer l'échantillonnage des données. Au bloc b, les bruits contenus dans les données numériques et reçus simultanément avec les échantillons et dus aux capteurs eux-mêmes, ou les bruits dus aux changements dans les conditions de l'environnement, ou les bruits se produisant lors de la transmission des données, sont éliminés par le processus de calcul de moyennes courantes pour obtenir les moyennes courantes de données LDI, LD2 ... LDm des changements physiques dus à un feu et différents pour chacun des capteurs.
Au bloc c, les dernières moyennes courantes LDlm à LDnm des capteurs analogues respectifs la à ln sont extraites.
Au bloc d, ces données sont substituées dans la formule de surface fermée f(x)0 qui représente le niveau initial de calcul prévisionnel pour calculer le niveau et, au bloc e, on détermine si la formule de surface fermée f(LDlm, LD2m ... LDnm)0 est inférieure ou supérieure à 0. Si la valeur est inférieure à 0, le traitement de données suivant n'est pas effectué et on retourne au bloc a. Si la valeur est égale ou supérieure à 0, le processus de calcul prévisionnel, après le bloc f, est exécuté.
Au bloc f, les moyennes courantes LDlm à LDnra des capteurs analogiques respectifs la à ln à l'instant présent tO et les valeurs moyennes LDlm" ' à LDnm_l à un instant antérieur de At sont extraites. Au bloc g, la pente (8X/St)t0 est calculée sur la base des moyennes courantes.
Au bloc h, les données de référence (5X/5t)s et la pente (5X/8t)l0 sont comparées, et lorsque (8X/5t)to > (8X/5t)s, on passe directement au bloc m pour engendrer une alarme. Dans le cas contraire, le pas suivant est le bloc i.
Au bloc i, la pente (SX/8t)t0 du vecteur est extraite et, au bloc j, la position du vecteur X après le temps prédéterminé ta à compter du temps présent to est calculée pour les changements physiques respectifs xl à xn à partir de la pente extraite du vecteur et du vecteur X(to) au temps présent tO. Après que le calcul prévisionnel de l'élément de vecteur xi(t0 + ta), après un temps ta compté à partir du temps présenté 0, a été exécuté au bloc j, le calcul prévisionnel du vecteur, afin de déterminer si le vecteur prévu X(t0 + tr) traverse la surface fermée préétablie f(x)0=0 dans l'espace à n dimensions qui représente le seuil de danger, est exécuté au bloc k.
Ensuite, au bloc 1, on détermine si la valeur de f(x)D=0 donnée par le vecteur prévu après le temps ta, qui a été obtenue au bloc k, est plus grande ou plus petite que 0. Si le vecteur prévu traverse la surface fermée f(x)D=0 représentant le seuil de danger, la valeur calculée au bloc k a une valeur positive supérieure à 0 et, lorsque le vecteur prévu n'atteint pas la surface fermée représentant le seuil de danger, la valeur calculée est négative, plus petite que 0.
Finalement, lorsque la valeur est déterminée comme étant supérieure à 0 au bloc 1, le vecteur prévu après le temps tr est déterminé comme atteignant la surface fermée représentant le seuil de danger et un signal d'alarme indiquant un feu est déclenché au bloc m. Par contre, si la valeur calculée est déterminée comme étant inférieure à 0 au bloc 1, on en conclut que le vecteur prévu n'atteint pas la surface fermée représentant le seuil de danger et on retourne au bloc a afin de répéter le processus de calcul prévisionnel.
La seconde forme d'exécution de la présente invention sera maintenant décrite en se référant aux figures 8 et 9. Les éléments et parties semblables ou identiques à ceux de la première forme d'exécution sont désignés par des références identiques ou semblables, ce qui permettra de simplifier la description de ceux-ci.
La seconde forme d'exécution est agencée de telle sorte qu'elle peut calculer combien de temps il faut au vecteur X représentant l'état présent pour atteindre le seuil de danger.
Des capteurs analogiques la à ln et des unités de transmission 2a à 2n constituent respectivement des sections de détection 3a à 3n. Une section d'échantillonnage de données 8 et une section de calcul de moyennes courantes 14 constituent une unité de réception 5. Une section de stockage 9 comprend une section de stockage de données échantillonnées 25 et une section de stockage de moyennes courantes 26. La section de stockage de données échantillonnées 25 est disposée entre la section d'échantillonnage de données 8 et la section de calcul de moyennes courantes.
Entre la section d'échantillonnage de données 8 et la section de calcul de moyennes courantes 14 est en outre prévue une section de calcul et de comparaison de seuil initial 15a en parallèle avec la section de stockage de données échantillonnées 25. Dans la section de calcul 15a, n sortes de valeur de seuil Ll à Ln sont préalablement placées pour les capteurs analogiques respectifs la à ln des sections de détection 3a à 3n, et un signal de sortie est engendré lorsque l'une quelconque des données échantillonnées xl à xn dépasse la valeur de seuil correspondante Ll à Ln. La section de calcul des moyennes courantes 14 n'est pas activée aussi longtemps que ce signal de sortie n'est pas délivré. Par conséquent, les opérations de calcul de moyennes courantes sont réduites de manière à augmenter l'efficacité du système. Le résultat du calcul de la section de calcul des moyennes courantes 14 est stocké dans la section de stockage des moyennes 26.
Après la section de stockage des moyennes 26 est prévue une section de détermination de niveau 15, de constitution analogue à celle utilisée dans la première forme d'exécution. Cette section 15 comprend une section de calcul de surface fermée 16 et une section de comparaison de surface fermée 17 et elle calcule un vecteur X représentant les conditions de l'environnement à l'instant présent à partir des moyennes courantes LDim, de manière à déterminer si une section de calcul de tendance de changement 27, au pas suivant, doit être activée ou non. Dans cette exécution, cependant, une surface fermée f(x)k=0 correspondant à un niveau représentant un feu, qui est supérieure aux valeurs de seuil Ll à Ln représentant le niveau initial ou d'initialisation de calcul, est préalablement placée dans la section de comparaison de surface fermée 17. A cet effet, la section de détermination de niveau 15 engendre, en direction de la section de commande 7, un signal représentant l'apparition d'un feu lorsque f(x)k > 0, c'est-à-dire lorsque l'extrémité du vecteur X formé par les dernières valeurs moyennes LDI1" ... LDnm est située sur la surface fermée représentant le seuil de feu ou traverse cette surface fermée. Autrement, un signal d'activation est envoyé à la section de calcul de tendance de changement 27.
La section de calcul de tendance de changement 27 comprend une section de calcul de ligne de régression 28 pour l'obtention d'une ligne de régression à partir des valeurs à moyennes courantes LDi1 ... LDim pour les capteurs analogiques respectifs la à ln et une section de comparaison de pente 29 pour comparer la pente (dxl/dt,
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dx2/dr, dx3/dt..,) de la ligne de régression obtenue et une pente de référence préalablement placée (dxls/dt dx2s/dt, dx3s/dt...
dxis/dt)(i = 1,2 ... n) est montrée comme pente de référence typique, tandis que la pente de la ligne de régression (dxl/dt, dx2/dt ...
dxn/dt) est montrée comme pente typique.
La section de comparaison de pente 29 envoie un signal de sortie directement à la section de commande pour déclencher une alarme lorsque l'une quelconque des pentes des lignes de régression dépasse la valeur de référence. Lorsque l'une quelconque des pentes est en dessous de la valeur de référence, un signal de sortie est envoyé à une section de calcul de prévision 30 pour activer cette section. Pour le calcul de la ligne de régression et de la pente de celle-ci, il est possible d'utiliser une méthode statistique connue.
La section de calcul de prévision 30 comprend une section d'extraction de pente 31 et une section de calcul de temps 32. La section d'extraction de pente 31 extrait les pentes dxi/dt des lignes de régression de la section de calcul de lignes de régression 28 et délivre ces valeurs à la section de calcul de prévision de temps 32.
Dans la section de calcul de prévision de temps 32, une équation obtenue en modifiant la surface fermée f(x)D=0 du seuil de danger par rapport au temps est préalablement placée et la section de calcul de prévision de temps 32 calcule un temps nécessaire au vecteur X(t0) pour atteindre le seuil de danger au temps présent tO. Le cas dans lequel trois capteurs analogiques la, lb, le sont employés en combinaison, et dans lequel la surface fermée f(x)D=0 représentant le seuil de danger est supposé être une surface sphérique, sera exposé ci-après. Les données courantes des capteurs analogiques la, lb, le au temps présent t0 sont représentés par LDlm, LD2m, LD3m et le temps nécessaire pour atteindre le seuil de danger est représenté par tr. Chaque niveau de sortie xlm+R, x2m+R, x3m+R de chaque capteur la, lb, le après l'écoulement du temps tr a la valeur suivante:
xlm+R = LDlm+tr(dxl/dt) x2m+R = LD2m+tr(dx2/dt) x3m+R = LD3m+tr(dx3/dt)
dxl/dt, dx2/dt, dx3/dt représentant les pentes calculées par les lignes de régression des capteurs la, lb, le.
La surface fermée f(x)D est exprimée comme suit, puisque la surface est supposée sphérique:
f(x)D = (xlm+K)2+(x2m+R)2+(x3m+R)2—r2 = 0 r représentant le rayon de la surface sphérique.
Cela étant posé, le temps tr sera facilement obtenu par le calcul de l'équation quadratique suivante:
f(x)D = (LDlm+tr(dxl/dt)}2 + {LD2m+tr(dx2/dt)}2 + {LD3m+tr(dx3/dt)} 2—r2 =tr2{dxl/dt)2 + (dx2/dt)2+(dx3/dt)2}+2tr{LDlra(dxl/dt)+ LD2ra(dx2/dt)+LD3m(dx3/dt)} 4-{(LD lm)2+(LD2m)2 + (LD3m)2} — r2 = 0
On calcule que l'extrémité du vecteur X pénètre la surface fermée du seuil de danger après le temps tr.
Un temps de danger tD est préalablement donné à une section de détermination de temps de danger 33 et, lorsque le temps tr est égal ou plus court que le temps de danger tD, un signal de sortie est envoyé à l'unité de commande 7.
Toutefois, la section 32 de cette seconde forme d'exécution peut être remplacée par la section de calcul de prévision de surface fermée 21 de la première forme d'exécution pour effectuer la détermination sur la base du niveau des données. L'approximation de la ligne de régression linéaire peut être alternativement une approximation de ligne de régression courbe. A la figure 8,34 désigne une section d'indication de temps pour l'indication du temps tr, etc. Par exemple, tr peut être indiqué en tant que 5 minutes, 4 minutes, 3 minutes, 2 minutes et 1 minute. Dans le cas où un test basé sur un niveau, comme représenté dans la première forme d'exécution, est utilisé, si le vecteur prévu X(tr) atteint la surface fermée en 5 minutes, il peut être aisément possible d'indiquer que le temps restant pour atteindre le seuil de danger est 5 minutes. Subséquemment, le vecteur prévu X(tr) est obtenu en admettant que tr=4 minutes; et, si le vecteur atteint la surface fermée, il est indiqué que le temps restant est de 4 minutes. Une indication de 3 minutes, 2 minutes ou 1 minute est effectuée de la même manière.
L'opération de calcul pour la détermination du feu sera maintenant décrite en se référant à l'organigramme d'un microprocesseur représenté à la figure 9. Dans cet organigramme, au bloc a, les données numériques transmises par les capteurs analogiques la à ln à travers les unités de transmission 2a à 2n sont reçues en discriminant les capteurs analogiques respectifs la à ln pour effectuer un échantillonnage des données. Au bloc b, les données xl à xn sont comparées avec les valeurs de seuil Ll à Ln déterminées pour les capteurs analogiques respectif la à ln; et lorsque les valeurs xl à xn sont inférieures à Ll à Ln, on revient au bloc a; et si l'une quelconque des valeurs xl à xn est égale ou supérieure à Ll à Ln, on passe au bloc c pour initialiser le calcul prévisionnel.
Au bloc c, les moyennes courantes LDI à LDn sont calculées pour les données respectives xl à xn. Au bloc d, les dernières moyennes LDlm à LDnm formant le vecteur X représentant les conditions de l'environnement à l'instant présent sont substituées dans l'équation de la surface fermée f(x)k qui représente le premier seuil de feu pour calculer l'équation suivante:
f(LDlra, LD2m... LDnra)k
Au bloc e, on détermine si f(x)k > 0 et, lorsque f(x)k > 0, la constatation du feu est exécutée et on passe au bloc 1 pour déclencher une alarme au moyen de l'unité de commande 7. Lorsque f(x)k < 0, on passe au bloc f.
Au bloc f, toutes ou plusieurs dizaines comptées des dernières moyennes courantes LDlm à LDnm des capteurs analogiques respectifs la à ln stockées dans la section de stockage sont extraites. Au bloc g, la ligne linéaire de régression de chaque capteur la à ln est obtenue à partir des moyennes courantes extraites LDlm à LDnm et les pentes dxl/dt sont calculées. Au bloc h, les pentes dxi/dt sont comparées avec les pentes de référence dxis/dt et, lorsque l'une quelconque des pentes dxi/dt dépasse les pentes de référence dxis/dt, on passe au bloc 1 pour donner une alarme indiquant la présence de feu, à travers l'unité de commande 7. Lorsque aucune des pentes ne dépasse les pentes de référence, on passe au bloc i.
Au bloc i, les dernières moyennes courantes LDim et les pentes dxi/dt sont extraites. Au bloc j, le temps tr est calculé à partir de ces données. Au bloc k, le temps tr est comparé au temps de danger préalablement déterminé tD; et si tr < tD, on conclut que les conditions d'environnement sont dangereuses et on passe au bloc 1 pour déclencher une alarme. Si tr < tD, on retourne au bloc a pour exécuter le traitement de données suivant.
Telles que décrites, la première forme d'exécution utilise une méthode différentielle, tandis que la seconde forme d'exécution utilise une méthode d'approximation de fonction. Toutefois, on comprendra aisément que la méthode d'approximation de fonction peut être utilisée dans la première forme d'exécution et que la méthode différentielle peut être utilisée dans la seconde forme d'exécution. En outre, la section de détection et la section de calcul peuvent être combinées en une seule unité en utilisant un microprocesseur «one-chip». Le circuit de transmission n'est dans ce cas pas nécessaire.
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Claims (11)
- 663 8532REVENDICATIONS1. Installation d'alarme d'incendie comprenant n sections de détection avec n> 2 pour détecter des modifications dans les phénomènes physiques de l'environnement causées par l'apparition d'un feu et délivrant des données analogiques correspondant respectivement à ces modifications, ces sections de détection étant agencées pour détecter n sortes de modifications des phénomènes physiques avec n > 2 et délivrer des données analogiques, caractérisée par le fait qu'elle comprend une section d'échantillonnage de données pour l'échantillonnage des données provenant des sections de détection à des périodes prédéterminées, une section de stockage pour le stockage des données provenant de la section d'échantillonnage de données de telle manière qu'elles soient discriminées par les sections de détection, une première section de calcul pour l'extraction des n sortes de données de la section de stockage et pour le calcul des tendances des modifications, une seconde section de calcul pour le calcul des vecteurs représentant les conditions présentes et futures des phénomènes physiques à partir des tendances des modifications calculées par la première section de calcul et des n sortes de données stockées dans la section de stockage, une section d'extraction de données pour l'extraction des données de la section de stockage et pour l'envoi de ces données à la seconde section de calcul, une section de comparaison pour la comparaison desdits vecteurs calculés par la seconde section de calcul avec les données établies prélimi-nairement en relation aux détections de feu et pour engendrer un signal de sortie lorsque la relation entre ces données n'est pas contenue entre des limites prédéterminées et une section d'alarme pour déclencher une alarme en réponse au signal de sortie de la section de comparaison.
- 2. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la seconde section de calcul calcule les extrémités des vecteurs représentant les conditions des phénomènes physiques après un temps prédéterminé et par le fait que la section de comparaison compare ces extrémités des vecteurs avec un ensemble de surfaces fermées basé sur des niveaux prédéterminés pour les n sortes de phénomènes physiques et engendre un signal de sortie lorsque les extrémités des vecteurs dépassent les surfaces déterminées.
- 3. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la seconde section de calcul calcule un temps nécessaire pour que les extrémités des vecteurs calculés soient incluses dans ou dépassent les ensembles de surfaces fermées basés sur des niveaux prédéterminés pour les n phénomènes physiques respectifs et par le fait que la section de comparaison compare le temps calculé par la seconde section de calculation avec un temps de danger prédéterminé et engendre un signal de sortie lorsque le temps calculé par la seconde section de calcul est égal ou plus court que ce temps de danger.
- 4. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une section de détermination de niveau disposée entre la section d'échantillonnage de données ou la section de stockage et la première section de calcul pour la délivrance d'un signal pour l'activation de cette première section de calcul lorsque au moins une des n sortes de données délivrées par la section d'échantillonnage de données dépasse un niveau prédéterminé.
- 5. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que la première section de calcul calcule les tendances des changements des phénomènes physiques par la méthode d'approximation de fonction ou la méthode différentielle.
- 6. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une section de détermination de niveau disposée entre la section de stockage et la première section de calcul pour la délivrance d'un signal pour l'action-nement de la première section de calcul lorsque les extrémités des vecteurs représentent les conditions des phénomènes physiques, calculés sur la base des données provenant de la section d'échantillonnage de données, dépasse l'ensemble de surfaces fermées basées sur des niveaux prédéterminés pour les n phénomènes physiques respectifs.
- 7. Installation d'alarme d'incendie selon l'une quelconque des revendications 2, 5 ou 6, caractérisée par le fait que la seconde section de calcul comprend une section de calcul d'éléments de vecteurs pour le calcul prévisionnel, pour les phénomènes physiques respectifs, les valeurs des phénomènes physiques modifiés après ladite période de temps prédéterminée basées sur les tendances des changements calculées par la première section de calcul.
- 8. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la première section de calcul comprend une section de calcul de pente pour le calcul des tendances de la modification des phénomènes physiques en termes de vecteurs et une section de comparaison de pente pour la comparaison des pentes calculées par la section de calcul de pente avec des pentes prédéterminées de vecteurs, et par le fait qu'un signal de sortie est délivré lorsque les pentes calculées dépassent les pentes prédéterminées,pour l'actionnement de la section d'alarme.
- 9. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la première section de calcul comprend une section de calcul de ligne de régression linéaire pour le calcul des tendances des changements des phénomènes physiques par approximation avec les lignes de régression linéaire et une section de comparaison de pente pour comparer les pentes des lignes de régression linéaire calculées par la section de calcul de lignes de régression linéaire avec les pentes prédéterminées et par le fait qu'un signal est délivré pour actionner la section d'alarme lorsque les pentes calculées dépassent lesdites pentes prédéterminées.
- 10. Installation d'alarme d'incendie selon l'une des revendications 3,7, 8 ou 9, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une section de détermination de niveau située entre la section de stockage et la première section de calcul pour délivrer un signal d'ac-tivation de la première section de calcul lorsque les extrémités des vecteurs représentant les conditions des phénomènes physiques, calculés sur la base des données délivrées par la section d'échantillonnage de données, dépassent l'ensemble de surfaces fermées basées sur des niveaux prédéterminés pour les n phénomènes physiques respectifs.
- 11. Installation d'alarme d'incendie selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre une section de traitement de données située entre la section d'échantillonnage de données et la section de stockage, pour soumettre la pluralité des données en provenance de la section d'échantillonnage de données à un calcul de la moyenne courante et pour délivrer les moyennes courantes obtenues.
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