CN101427112A - 声学火灾检测系统 - Google Patents

Abstract

流向被激活的喷洒头或从喷洒头流出的水的声音用于识别区域中的着火位置。诸如麦克风的声音转换器可以设置在喷洒头附近。喷射水的活动喷洒头将产生流水的声音，转换器响应这种声音。可替换地，声音流动检测器可以耦合至喷洒头供水管。

Description

声学火灾检测系统

技术领域

本发明涉及一种火灾检测和报警系统，更具体地说，本发明涉及一种这样的系统，其中检测来自喷洒头的水的声音作为火情的指示。

背景技术

当消防队员到达建筑物之后，他们需要尽可能快地找到着火的位置。许多消防部门认为，如果在火灾发生后20分钟内火灾还没有被有效控制，该建筑物就保不住了。

甚至当已经明确发生火灾时，也可能要花费大量时间来试图找到着火位置。到达出事地点的消防队员可能经常很难确定是否发生火灾。即便确定已经发生火灾，他们也经常很难确定着火的位置。

一个烟雾报警器的激活是表示可能发生火灾的指示。多个烟雾报警器的激活是表示发生火灾的可能性非常高的指示。导致水流动的喷洒系统的激活通常几乎是发生火灾的确定指示。

在少见的情况下，消防部门很幸运，一到达建筑物就看见诸如烟雾或火焰的可见迹象。在这种情况下，他们当场就可确定发生火灾并开始搜寻遇难者和着火位置。但是这些迹象可能没有给出确定火灾发生在建筑物内什么位置的任何指示。

烟雾能够穿过建筑物。活动的烟雾报警器是烟雾在什么地方的指示，但是烟雾可能已经从着火处移动了一定距离。

喷洒器很少被激活除非它们受到火的热。正在运行的喷洒器是着火位置的非常可靠的指示器。正在运行的喷洒器是正在进行的实际的水损害(water damage)的确定的指示器。在紧急情况下尽可能快地确定正在运行的喷洒器的位置是最优先考虑的事情。尽快找出正在运行喷洒器的位置可增加建筑物的防火安全性，并减少事故的总的平均损害程度。

当喷洒器运行并且水从其流动时，喷洒器会产生有特点的声音。当水流过该喷洒器机身、撞击导流板并从导流板偏转时，以及当该喷洒器撞击该喷洒器所被安装房间的天花板和墙壁时，水会产出声音。至少在一些情况下，水撞击房间的墙壁、天花板和地板的声音可能是由活动的喷洒器产生的最响亮的声音。

流动检测器可以用来确定喷洒器被激活。由于每个流动检测器通常关联大量的喷洒头，当前的喷洒器流动检测器不会给出关于个别喷洒头的水在何处正流动的信息。

每层楼一个的流动检测器通常设置在该层的主馈送口处。有时很少安装流动检测器。由于考虑到节约设备维修成本、受限制的法规要求以及考虑到与维修相关的操作问题，很少使用流动检测器。

流动检测器很难维修，因为它们总是积满污秽并且被锈蚀。即使经常对喷洒系统进行流动测试的建筑物也可能发现流动检测器的寿命是有限的。

因此需要继续改进这种以某种方式利用激活的喷洒头作为火灾位置指示器的检测系统。优选实现这种效果不需要重新设计喷洒头。此外，如果这种流动检测能力在现有的喷洒系统中被翻新，将是优选的。

附图说明

图1是用实施本发明的系统监控的区域的顶视图。

图2是如同图1的顶视图，具有活动的喷洒头，以及

图3是根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

虽然本发明的实施例可以采用许多不同的形式，但在附图和下面的说明书中详细说明本发明的具体实施，应当明白，本发明所公开的内容应被认为是本发明原理的示例，而不是要把本发明限制在所示的具体实施例。

实施本发明的系统检测在一个或多个喷洒器供水管中流动的水的声音信号，并识别在什么位置水从喷洒头流动，以便识别火焰的位置。声音传感器可以连接于喷洒器管的外面。信号可以在中心位置处理，该中心位置可根据关于哪个喷洒头的水在流动的信息来解释火的位置和火的大小。

本领域的技术人员能够理解，确定着火位置最可靠的潜在方法之一是能够通过分辨约5至20个一组的喷洒头来准确地知道喷洒器水流位于什么位置。在这种比较局部的水平上，检测水流的声音传感器可以是低成本的、简单的、坚固的并且容易翻新的方式。

可将传感器的频率调整到与各传感器与其连接的选定管子的直径相关。来自这些传感器的信号可路由给防火系统的声学喷洒器水流模块，用于处理并通知。

在另一个实施例中，多个声学转换器可以设置在各个喷洒头附近。该转换器能够响应来自被火激活的喷洒头的水喷射。来自该转换器，例如麦克风的信号，能够连接于本地火灾报警器或区域监视系统。所接受的信号应可以作为被监控区域着火位置的表示。

在实施本发明的系统中，虚假主动报警的机会应当很少。喷洒头供水管在没有水流的情况下通常不产生特征声音信号。声音传感器可以通过烟雾传感器报警来确认。至少一个激活的流动开关报警能够核实水在喷洒系统中流动并且确认该声音传感器报警。

与所接收的声音报警相关的信息可以在系统控制面板上显示给消防人员。消防人员可以从显示大量信息的用户界面上获得有益信息，这些信息是关于哪个区域或哪个部分已经报警以及关于已经报警的房间或区域的详细信息。

本发明的一个实施例包括处理单元，该单元将识别该建筑物的正在发生水流动的区位。该处理单元在其数据库中有该建筑物楼层的平面图。声音传感器的位置能够映射在该平面图上。传感器位置下游的每个区将绘制在该平面图上。

当传感器检测流动的水时，处理系统将显示水正在喷射的区位。同时传感器下游的区域应当有多至10或12个喷洒头，少至有一个在流水。但是流水的喷洒头所在的区位将被系统显示。这种区位应该被指定得足够小以便消防人员很快地搜索到。

在传感器构造成响应来自被激活的喷洒头的喷射声音的情况下，显示器能够显示出一个或多个所关注的响应传感器。

实施本发明的方法检测活动的喷洒器的空中声音。该检测器可利用安装在建筑物内的声频转换器实现。可替换地，该检测器或监听装置可以按多传感器、烟雾或火检测器或与任何其他类型装备组合的方式来安装。

将所检测的声音与所存储的来自喷洒头的水喷射的声音特征做精确比较的算法用于实现喷射声音的识别。可以调整声学检测器以确保声音被准确地听到。可存储喷洒器声音特征库并用于确保能够精确地分析许多声音的变更和组合。

在声音特征库中需要考虑许多不同类型的喷洒头和撞击不同类型建筑物材料时能够产生的不同的喷射水的声音。一旦声音样本被检测器(可多个)拾取之后，处理并识别为由该区域的活动喷洒器所发出，则信号被送到控制系统和用户界面以提供报警和警告，并能向用户说明活动喷洒头的位置。

图1示出被本发明的系统10监控的区域R的顶视图。该系统10包括多个喷洒头，例如示例性的喷洒头12-1、12-2、12-3、12-4、…、12-n，对此没有限制。喷洒头12-1…12-n根据该区域的结构散布在整个区域R，该区域的结构包括诸如E1、E2等的内墙、办公室、电梯/楼梯等。本领域的技术人员可理解用于覆盖诸如区域R的任选区位或区域的喷洒头样式的类型。也可理解区域R可以包括如图1所示的单个层，或者包括相互之间竖直间隔的多个层或部分，所有这些都不脱离本发明的精神和范围。

在图1的示例性的实施例中，区域R包括多个管道，例如P1、P2、P3、P4、P5、…、PN，对此没有限制，用于将液体或水W从水池提供到散布在该区域R的多个喷洒头12-1…12-n。正如本领域技术人员可理解的，如果热事件或火在例如示例性的喷洒头12-i、12-j的一个或多个喷洒头，附近发生，这些临近的喷洒头将通过从无流动的非激活状态到由诸如P1、P2、P3的相应管道供给的液体或水形成的充满流的激活状态来响应事件或火的发生。在这种事件中，抑制火的液体或水从相应的激活的喷洒头，例如从12-i、12-j中喷射到该区域的附近部分，用于抑制火或火焰。

根据本发明，该系统10包括多个声音传感器或转换器，例如麦克风，20-1、22-2、20-3、20-4、20-5、…、20-n。应该理解，转换器20i可用任何技术实现，该技术将来自诸如12-i、12-j的一个或多个激活的喷洒头用于响应所发生的热或火事件的喷射水的声音转换成相应的电信号。

在代表性区域R中，激活喷洒头12-i、12-j的火或热事件本身又导致水流的声音由此进入与其邻近的该区域R的各部分。可以预料，声音传感器，例如传感器20-2、20-3、20-4、20-5，可根据该区域R的大小、形状和布置来拾取或检测来自相应的激活的喷洒头流动的液体或水的声音，并产生一个或多个表示该声音的电信号。

多个声学检测器20可以通过通信链路，例如经由电缆22，或可替换地通过无线方式连接于区域监控单元，例如火或燃气监控设备U，对此没有限制。该单元U可以包括经编程的处理器30以及合适的接口电路32，使处理器30能够经由电缆22或无线连接与散布在整个区域R的有声检测器20通信。该单元U还可以包括存储部件34，该存储部件可以包括控制/通信程序，以及一个或多个数据库和/或由从诸如12-i、12-j的激活的喷洒头流动的液体或水产生的声音类型的声音特征表示，对此没有限制。

该单元U还可以包括一个或多个显示装置40，其能够提供该区域R的一个或多个部分的图像表示，其中诸如12-i、12-j的喷洒头已经被激活。这种显示器能够由建筑物管理人员或第一目击者使用，用于识别诸如12-i、12-j的一个或多个被激活的喷洒头，并且说明该区域R的激活的喷洒头所在的部分。这样的信息对于第一目击者是非常有用的，例如为了安全起见他不是从与竖筒(column)E2相关的楼梯井而是从与竖筒E1相关的楼梯井到达着火现场F。而且这种信息使得第一目击者能够快速地识别该区域R的这些部分，这些部分应当被搜索以寻找被困在该着火现场或热现场F的人。

还应当理解，诸如20-1…20-n的声音传感器可以是单独应用的单元，或可以被包含在另外的单元中，例如包括烟雾检测器、火焰检测器、燃气检测器、热检测器的周围状况检测器，对此没有限制。在这种场合，有线或无线的通信链路22可以构造成双向链路，使得单元U能够与相应的检测器通信并接收来自相应声音传感器的信号。

图2示出具有被热事件或火焰事件F激活的喷洒头12-j的系统10。在这种场合，喷洒头12-j将喷射用S表示的水，用于抑制火焰事件。如上所述，由喷射产生的声音能够被声学检测器20-3、20-4及其在这个范围的诸如20-5的其他传感器检测。

来自诸如20-3、20-4、20-5的传感器的信号当被通信介质22耦合至单元U时，可对其进行分析，或许使用数据库34中的预先存储的音频特征例，以确定喷洒头12-j实际上已经进入激活状态并且喷射抑制液体。在这个范围内的其他喷洒头的激活也可以同样被确定。为了建筑物管理人员或第一目击者的使用，所有这种信息可呈现在显示器40上。

在声音传感器20-3、20-4、20-5结合到一个或多个周围状态检测器中的情况下，发生热或火焰事件F不仅能够通过喷洒头12-j的激活来确认，而且可以通过单元U从相应检测器接收的表示烟雾、火、燃气、升高的温度等信号来确认，因此，单元U虚假报警的可能性被最小化。

其他的确认能够由一个或多个安装流动检测器42-1、42-2、…、42-n的水管提供。这些检测器42-1、42-2、…、42-n响应在相应的诸如P1、P2或P5的各邻近的管子中的液体流动，作为对由喷射S产生的可听见指示的检测的一种替代。来自检测器42-1、42-2、…、42-n的信号能够通过一个或多个通信链路连接于单元U，以提供对发生热或火焰事件F的附加的确认。

在图2所示的实施例中，可以预料，流动检测器42-1提供管子P1中的液体流动的信号指示。根据流动检测器42-i的编号，对于哪个或哪些管子表现液体流动，可达到预定的确定水平。

应该理解，流动检测器42-i的确切性质不是本发明的限定特征。例如，这些检测器可以基于机械技术，诸如水推动叶片并且反过来又闭合开关，或可替换地，可以使用非接触检测的形式，对此没有限制。

已经被喷洒头12-j激活的这些流动计42i可以按图形方式单独呈现在显示器40上，或与声学检测器20-i相结合呈现，所述声学检测器20-i表现存在喷射S的声音输出指示。这种信息也可以被第一目击者用于更具体地识别被激活的喷洒头的位置，例如12-j。

图3示出根据本发明的示例性的方法100。在起始步骤102，监视来自诸如20-1、20-2、…、20-n的声音传感器的输出。在步骤104所检测的输出在步骤106被评估。在步骤108对任何输出是否指示喷射状态进行确定。如果是，在步骤110从该区域内的一个或多个周围状态检测器，例如火、烟雾或燃气检测器寻找确认。

当报警状态被确认，可以在步骤112指示报警。否则，在步骤118可选地从诸如42-1、42-2…42-n一个或多个流动检测器(如果可用)寻找确认。如果在步骤120被确认报警状态，可产生报警。否则，在步骤102继续监控过程。

从上述可以看出，在不脱离本发明精神实质和范围的情况下可以进行各种变化和修改。应当理解或可以推断出，对于这里描述具体设备没有限制。当然，权利要求书覆盖所有属于权利要求范围内的这类修改。

Claims (19)

1.一种火灾指示系统，包括：

多个声音传感器，构造该传感器以响应流水的声音指示；

控制部件，耦合至该传感器并对其响应，以识别任何指出水在流动的传感器。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制部件包括显示器和软件，用于呈现任何指出水在流动的传感器的图形表示。

3.如权利要求1所述的系统，其包括至少一个耦合至所述控制部件的液体流动传感器。

4.如权利要求1所述的系统，其包括被监视区域中的声音传感器的数据库。

5.如权利要求4所述的系统，其包括用于至少显示那些正在响应流动水的传感器的软件。

6.如权利要求1所述的系统，其包括用于至少显示那些正在响应流动水的传感器的软件。

7.如权利要求1所述的系统，其包括多个喷洒头，其中已经因热而被激活的每个喷洒头发出指出水流动的声音指示。

8.如权利要求7所述的系统，其包括用于呈现活动喷洒头的图形化显示的软件。

9.如权利要求8所述的系统，其包括至少一个耦合至所述控制部件的水流动传感器。

10.一种监视系统，包括：

记录在计算机可读介质上的软件，该软件包括：

第一软件，用于监视来自多个间隔开的流动指示音频传感器的输出；

第二软件，用于从数据库查找与传感器位置有关的信息；和

第三软件，用于呈现传感器位置的显示。

11.如权利要求10所述的系统，其包括用于按图形方式呈现指出流动存在的音频传感器。

12.如权利要求10所述的系统，其包括软件，用于响应来自多个间隔开的周围状态检测器的异常状态指示信号，并且用于把这样的信号与来自所述音频传感器的输出相联系。

13.如权利要求12所述的系统，其还包括软件，用于呈现至少某些提供异常状态指示信号的检测器和至少某些指示液体流动的音频传感器。

14.如权利要求10所述的系统，其还包括软件，用于将多个音频传感器和多个周围状态检测器的位置影射到至少一个区域的可选择显示的配置中。

15.如权利要求14所述的系统，其还包括用于呈现至少一个区域中的传感器和检测器的显示的软件。

16.如权利要求15所述的系统，其还包括用于识别分别响应流动或异常状态的声音传感器和检测器的软件。

17.一种检测方法，包括：

检测某区域中的多个间隔开的位置的热；

响应在预定位置检测的热，起动液体流动用于抑制该位置的火；

按声学方式检测该流动的液体；以及

显示该按声学方式检测的液体的流动位置。

18.如权利要求17所述的方法，还包括响应在多个位置检测的热，起动在多个位置的液体流动，并检测指出该液体流动的空中声音指示。

19.如权利要求18所述的方法，还包括显示该指示的位置。

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