CN102971772B - 在吸入烟雾信号器(asd)中识别阻塞和中断 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别管道系统（1）中的阻塞和中断的方法以及与此相对应的吸入烟雾信号器（ASD）。空气借助于通风机（3）经由管道系统（1）从待监视空间和装置中被吸入并且根据火灾特征参量被监视。测量至少一部分所吸入的空气的空气流（V，m）和空气温度（T）。如果空气流（V，m）低于预先给定的下极限值（V-，m-），则输出阻塞消息（V），和/或如果空气流（V，m）超过预先给定的上极限值（V+，m+），则输出中断消息（U）。根据本发明，通风机（3）的转速（n）随着空气温度（T）升高而被提高并且随着空气温度下降而被降低。

Description

在吸入烟雾信号器(ASD)中识别阻塞和中断

技术领域

本发明涉及一种用于识别吸入烟雾信号器的管道系统中的阻塞和中断的方法。这种吸入烟雾信号器以专业语言也称为ASD（代表Aspirated Smoke Detector（吸入烟雾探测器））。在此，空气借助于通风机经由管道系统从待监视的空间和装置被吸入并且根据火灾特征参量被监视。此外，测量至少一部分所吸入的空气的空气流以及空气温度。如果空气流低于预先给定的下极限值，则输出阻塞消息。如果空气流超过预先给定的上极限值，则输出中断消息。

本发明此外涉及吸入烟雾信号器，所述吸入烟雾信号器具有至少一个带有用于输出警告或火灾消息的分析单元的针对火灾特征参量的探测器以及带有用于将空气输送给探测器的与之相连接的管道系统的通风机。吸入烟雾信号器具有用于测量至少一部分所吸入的空气的空气流的空气流测量器以及用于测量尤其是所吸入的空气的空气温度的温度传感器。所述吸入烟雾信号器此外还包括用于在空气流低于预先给定的下极限值的情况下输出阻塞消息以及在空气流超过预先给定的上极限值的情况下输出中断消息的空气流监视装置。

背景技术

由欧洲公开文献EP 1 638 062 A1已知一种用于识别吸入式火警信号器的管道系统中的阻塞和中断的方法，其中火警信号器同样从一个或多个监视空间或电设备经由管道系统吸入空气并且根据火灾特征参量来监视。吸入式火警信号器通过与预先给定的极限值进行比较来监视利用空气流传感器和/或借助于当前通风机数据所确定的质量流和/或体积流。根据那里的发明，确定校正值，所述校正值代表由吸入管道和通风机组成的系统的特性的变化，所述变化基于空气的密度变化和/或至少一个引起空气密度变化的环境参数。该校正值被考虑用于校正质量流测量值和/或体积流测量值和/或用于适配极限值。

从欧洲专利文献EP 0 696 787 A1已知一种用于在空间中或在电或电子设备中识别火灾和气体的方法，其中室内空气或设备的冷却空气流的代表性体积分量被量取并且被输送给具有至少一个用于检测火灾特征参量的探测器的测量室。所输送的空气的空气流的变化被监视。另外，尤其是大气气压的对所量取的和输送的空气产生影响的压力波动被补偿。为此，空气流传感器的输出信号通过压力传感器的输出信号被校正。

所量取的代表性空气部分量的空气体积流                                               对于空气流监视是决定性的。该空气体积流因此应该尽可能保持恒定。空气体积流例如可以借助于叶轮风速计或者借助于热空气流传感器被测量，其输出信号是与空气体积流大致成比例的空气质量流的度量。

在此，众所周知地根据物理关系

使质量流和体积流经由密度相互逻辑关联。该密度根据物理关系

与气压p、与空气的气体常数并且与空气温度T逻辑关联。密度因此与气压p成比例并且与空气温度成反比例。气体常数按照以下物理关系决定性地取决于空气湿度：

其中用表示相对空气潮湿度，用表示干燥空气的气体常数，用表示水蒸气的气体常数，用p表示环境压力并且用表示空气中的水的饱和蒸汽压力。

但是在开头所述的EP 1 638 062 A1中所述的方法在校正值的确定方面是复杂的，其中该校正值应该代表由吸入管道和通风机组成的系统的特性的变化，所述变化基于空气的密度变化和/或至少一个引起空气密度变化的环境参数。

另一缺点在于校正干预的迟缓，也就是说在于由空气流传感器输出的空气体积流测量值或者空气质量流值的校正或者在于针对中断或针对阻塞的空气体积流或空气质量流的上极限和下极限的校正。

发明内容

以此为出发点，本发明的任务是说明用于在吸入烟雾信号器情况下空气流监视的更简单的和同时更动态的方法。

本发明的另一任务是说明一种吸入烟雾信号器，其具有简化的和同时更动态的空气流监视。

本发明的任务利用独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的实施方式和方法变型方案在从属权利要求中予以说明。

根据本发明，通风机的转速随着空气温度升高被提高并且随着空气温度下降被降低。

本发明的核心在于以下认识：如果在所假设的恒定通风机转速情况下所吸入的空气的温度升高或下降，作为其结果，空气流、也即空气体积流或空气质量流降低或提高，并且空气流的该降低或提高又可以通过相应地提高或降低通风机转速来平衡。

由此除了必要时需要过滤空气流测量器的输出信号用于噪声和干扰信号抑制之外，丝毫不必进行对输出信号或对用于中断或用于阻塞的极限值的适配或校正。由此空气流监视显著简化。通过省去适配，该监视同时更动态地进行。空气流测量器的输出信号因此直接与用于阻塞或中断的固定地预先给定的极限值相比较。极限值例如可以处于在投入运行时所确定的空气流平均值之上的处。空气流平均值典型地是以升每秒为单位所测量的平均空气体积流值。

优选地，通风机转速基本上线性地、尤其是与所测量的空气温度成比例地被提高或降低。在此假设，在管道系统中出现的空气流在吸入烟雾信号器的在运行上的使用温度周围（例如20℃）大致与通风机转速n成比例。

按照一种优选的方法变型方案，通风机转速根据空气温度被调整为使得空气流、也即空气体积流或空气质量流基本上保持不变。在该情况下，可以经由根据经验函数来模仿所述提高或降低，例如通过二阶、三阶或更高阶的数学函数。数学函数也可以具有线性限制功能，其在超过可预先给定的上空气温度极限时和/或在低于可预先给定的下空气温度极限时使通风机转速不变。

“调整通风机转速”意味着，该通风机转速在闭合调节回路的意义上被调节到固定的转速。

按照另一方法变型方案，气压附加地被测量并且通风机转速随着气压的升高被降低以及随着气压下降被提高。由此一方面可以平衡所安装的和待监视的设备的高度位置的影响，例如在超过2000米高的位置情况下。另一方面可以通过相应改变地调整通风机转速至少大致平衡强烈的气象学气压变化对空气流的影响，例如在暴风雨情况下。

按照一种方法变型方案，通风机转速与气压成反比例地被降低或提高，也即被调节到相应的通风机转速。

优选地，通风机转速于是根据气压被调整为使得空气流基本上保持不变。在该情况下也可以通过经验函数来模仿所述降低或提高，例如通过二阶、三阶或更高级的数学函数。数学函数可以具有限制功能，其在超过可预先给定的上气压极限时和/或在低于可预先给定的下气压极限时使通风机转速不变。

总之，通风机转速根据所测量的空气温度和所测量的气压被提高或降低。为此可以构成共同的函数，所述共同的函数将两个所测量的物理输入值—空气温度和气压—映射成待调整的通风机转速值。

按照另一方法变型方案，除了空气温度和必要时除了气压之外，还附加地测量空气湿度。通风机转速于是随着空气湿度增加被降低并且随着空气湿度减小被提高。空气湿度在此可以被确定为绝对的或相对的空气湿度。由此可以例如通过相应改变地调整通风机转速至少大致平衡强烈空气湿度变化对空气质量流的影响，例如在待监视的空气调节式EDV设备情况下或由于气象学变化，例如由于雾。

优选地，通风机转速于是根据空气湿度、也即根据所测量的绝对的或相对的空气湿度被调整为使得空气流基本上保持不变。

在该情况下也可以通过根据经验函数来模仿所述降低或提高。该函数又可以具有限制功能，其在超过可预先给定的空气湿度上极限时和/或在低于可预先给定的下空气湿度时使通风机转速保持不变。

总之，因此通风机转速根据所测量的空气温度和所测量的空气湿度以及必要时根据所测量的气压被提高或降低。为此可以构成共同的函数，所述共同的函数将两个所测量的物理输入值—空气温度和空气湿度或者所有三个输入值—空气温度、空气湿度和气压映射成待调整的通风机转速值。

优选地，测量所吸入的空气的空气温度。这可以例如借助于集成在空气流测量器中的温度传感器进行。如果不预期有小的温度波动，如在经空气调节的空间中，则也可以测量在吸入烟雾信号器的区域中的环境温度。同一情况适用于待测量的气压和/或待测量的空气湿度。它们可以在吸入空气流中或者与吸入空气流分开地在吸入烟雾信号器的区域中被测量。

本发明的任务利用与本发明方法相对应的吸入烟雾信号器来解决。

根据本发明，吸入烟雾信号器具有映射装置，其被设立用于随着空气温度升高而提高通风机转速并且随着空气温度下降而降低通风机转速。这样的映射装置可以是模拟和/或数字电子电路，其例如具有A/D转换器、放大器、比较器、用于以电子方式映射特性曲线的运算放大器等。在最简单的情况下，该装置是微控制器，其通常“无论如何”都存在以用于对吸入烟雾信号器的总体控制。物理输入参量—空气温度和必要时气压和空气湿度到通风机转速额定值的映射功能优选地通过程序步骤来模仿，所述程序步骤由微控制器实施，必要时考虑以电子方式存储的表格值。相应的计算机程序可以被存储在微控制器的非易失性存储器中。替换地，所述计算机程序可以从外部存储器加载。此外，微控制器可以具有一个或多个用于在测量技术上检测先前描述的输入参量—空气温度、气压和空气潮湿度的集成A/D转换器。

根据一种实施方式，映射装置具有用于根据所测量的空气温度线性地、尤其是用于成比例地提高或降低通风机转速的第一装置。第一装置可以被构造为使得（待预期的）空气流、也即空气体积流或基本上与空气体积流成比例的空气质量流基本上保持不变。

按照另一实施方式，吸入烟雾信号器具有用于测量尤其是所吸入的空气的气压的气压传感器。映射装置在该情况下具有第二装置，其用于根据所测量的气压尤其是成反比例地降低或提高通风机转速，使得（待预期的）空气流基本上保持不变。

替换地或附加地，吸入烟雾信号器具有用于测量尤其是所吸入的空气的空气湿度的空气湿度传感器。映射装置为此具有第三装置，其用于根据所测量的空气湿度降低或提高通风机转速，使得（待预期的）空气流基本上保持不变。

第一、第二和第三装置也可以具有或者参考以电子方式存储的表格，所述表格向空气温度值和必要时气压和/或空气湿度值分配相应的通风机转速值。该值例如可以作为针对通风机的电子马达控制装置的额定值经由D/A转换器输出。马达控制装置在此可以已经集成在通风机中。为了调节通风机转速，所述马达控制装置尤其是具有用于当前通风机转速的实际值的输入端。该实际值例如可以来自通风机马达的转速发电机。

附图说明

以下面的图为例阐述本发明以及本发明的有利实施方案。在此：

图1示出用于阐述本发明方法的示例性流程图，

图2示出根据第一实施方式的本发明吸入烟雾信号器的例子，

图3示出根据图2的吸入烟雾信号器的映射装置的例子，

图4示出根据第二实施方式的吸入烟雾信号器的例子，和

图5示出吸入烟雾信号器的另一映射装置的例子。

具体实施方式

图1示出用于阐述用于识别吸入烟雾信号器的管道系统中的阻塞和中断的本发明方法的示例性流程图，其中空气借助于通风机经由管道系统从待监视的空间和装置被吸入。待监视的空间可以是EDV空间或服务器空间。装置可以是电或电子装置，例如开关柜或容器。

在步骤S2中为了检测空气流示例性地测量至少一部分所吸入的空气的空气体积流。该部分所吸入的空气例如可以仅为待监视的总空气流的2%。

在步骤S3中，测量空气温度T、优选地所吸入的空气的空气温度。

在步骤 S4中，根据本发明随着空气温度T升高而（调节地）提高通风机的转速n并且随着空气温度T下降而（调节地）降低通风机的转速n。

在接着的步骤S5中，根据火灾特征参量监视所吸入的空气并且如果至少一个所检测的或所测量的火灾特征参量超过预先给定的极限值，则输出消息、尤其是火灾消息AL。在发生火灾的环境中经历可测量的变化的物理参量被理解为火灾特征参量，例如环境温度、环境空气或环境辐射中的固体分量、液体分量或气体分量。尤其是探测烟雾颗粒或烟雾浮质的形成或蒸汽或火灾气体的形成。

在步骤S6中检验，所测量的空气体积流是否低于预先给定的下极限值-。如果情况如此，则在步骤S7中输出阻塞消息V。

在另一情况下，在步骤S9中检验，所测量的空气体积流是否超过预先给定的上极限值+。如果情况如此，则在步骤S10中输出中断消息U。用附图标记S8和S11表示流程图的相应结束。

图2示出根据第一实施方式的本发明吸入烟雾信号器ASD的例子。这样的烟雾或火灾信号器具有吸入/探测器单元2和与之可连接的带有大量分布式布置的吸入开口的管道系统1。这些吸入开口可以彼此远离几米并且被分配给不同的对象或空间性。吸入/探测器单元2包括通风机3，例如轴向或径向通风机。于是空间或设备空气的至少一部分经由该通风机被输送给探测器DET用于根据火灾特征参量来监视所吸入的空气。优选地按照光学散射原理工作的探测器DET连续地分析所输送的空气样本并且如果至少一个火灾特征参量超过相应的极限值，则输出警告或火灾消息AL。为此探测器DET具有用于输出警告或火灾消息AL的未进一步表示的分析单元。

示例性吸入烟雾信号器ASD另外具有用于测量至少一部分所吸入的空气的空气体积流的空气流测量器4。在此，可以例如借助于旁路或管道探针测量总共所吸入的空气或仅仅空气的一部分的空气体积流。空气流测量器4测量每单位时间流通的空气的体积、也即空气体积流。空气流测量器4例如可以是叶轮风速计。

优选地，空气流测量器4是热风速计，例如热线式风速计。为了特别准确地测量，这样的风速计可以具有四个与温度有关的电阻、尤其是铂测量电阻，这些电阻被接入惠特斯通桥电路中。根据物理作用原理，这种热风速计实际上测量空气质量流，所述空气质量流与所吸入的空气的超过一定质量与空气温度、气压和空气潮湿度有关的密度成比例（通过关系用符号表示）。为了让这样的热风速计可以提供空气体积流的尽可能准确的测量值，该热风速计可以具有与温度补偿、气压补偿和/或空气湿度补偿相应的集成传感器，例如温度传感器、气压传感器和/或空气湿度传感器。替换地或附加地，也可以通过下面描述的具有其第一装置61和必要时具有其第二和第三装置63（为此参见图6）的映射装置6“一起考虑”该补偿。

此外，在空气流中布置用于测量空气温度T的温度传感器5。替代地，如果可以不预期有大的温度波动，则如虚线示出的那样，所述温度传感器也可以布置在吸入/探测器单元2中的空气流之外。空气流传感器4和温度传感器5也可以被构造为共同的传感器。

吸入烟雾信号器ASD此外包括空气流监视装置8，其用于在空气体积流低于预先给定的下极限值-的情况下输出阻塞消息V并且用于在空气体积流超过预先给定的上极限值+的情况下输出中断消息U。在图2中所示的示例性空气流监视装置8在此在其功能方面对应于窗式鉴别器。

根据本发明，吸入烟雾信号器ASD具有映射装置6，其被设立用于随着空气温度T升高而提高通风机3的转速n并且随着空气温度T下降而降低通风机3的转速n。优选地线性的、尤其是成比例的提高或降低通过映射装置6的框中的调节符号来用符号表示。在输出侧，映射装置6输出相应的通风机转速值n，其作为额定值被输送给电子马达控制装置7。马达控制装置7如在许多轴向或径向通风机中已知的那样可以已经集成在通风机中。通改变通风机转速n实现：待预期的空气体积流基本上保持不变。换句话说，如果仅所吸入的空气的空气温度T改变和然后通风机转速以相应的方式被适配以平衡温度效应，则空气传感器4、也即空气体积测量器的输出信号无关紧要地变化。

图3示出根据图2的吸入烟雾信号器ASD的映射装置6的例子。

在此在框中所示的映射功能

描述了所测量的空气温度T 到通风机的转速n的线性映射。用n₀表示对于可预先给定的温度、例如在25℃时可预先给定的基本转速，例如5000UpM。用a_T表示用于映射的适当的可预先给定的斜率系数。在该斜率系数a_T中，必要时也可以一起考虑在使用空气质量测量器情况下的温度补偿，如在图2中所述。用附图标记PRG表示计算机程序，其可以具有用于在计算机上模仿先前所述的线性映射的程序步骤。该程序PRG可以与例如用于分析探测器DET的光学探测器信号的其他程序一起在吸入烟雾信号器ASD的微控制器上被实施。

图4示出根据第二实施方式的吸入烟雾信号器ASD的例子。在该情况下，吸入烟雾信号器ASD除了空气体积测量器4和温度传感器5之外还具有用于测量气压p的气压传感器9和用于测量空气湿度的空气湿度传感器10。在本例子中，所有传感器5、9、10均集成在吸入/探测器单元2中。它们因此被所吸入的空气流环绕。替换地，这些传感器5、9、10（如虚线所示）也可以布置在空气流之外。如图4进一步示出的，针对空气温度T、气压p和空气湿度的相应的传感器信号根据本发明被输送给映射装置6。

该映射装置6具有用于根据所测量的空气温度T基本上线性地、尤其是成比例地提高或降低通风机转速n、n_T的第一装置61。该映射装置此外具有用于根据所测量的气压p尤其是反比例地降低或提高通风机转速n、n_p的第二装置62。所述映射装置此外具有用于根据所测量的空气湿度降低或提高通风机转速n、使得总之待预期的空气体积流基本上保持不变的第三装置63。用表示与相应的输入参量T、p、有关的子通风机转速，其在本例子中被输送给评估装置64。在最简单的情况下，评估功能64是待确定的通风机转速n的平均值形成器。它也可以具有加权装置，用于使输入参量T、p和对通风机转速n的相应影响加权，使得总之待预期的空气体积流在所有输入参量T、p和变化时基本上保持不变。

补充地要注意，在子通风机转速中必要时也可以一起考虑在使用空气质量测量器（如在图2中所述）情况下的温度补偿、气压补偿和/或空气湿度补偿。

最后，作为额定值将所确定的通风机转速n输送给通风机3的电子马达控制装置。该电子马达控制装置为此分析通风机3的未进一步示出的测速信号以用于调节通风机转速n。

图5示出吸入烟雾信号器ASD的另一映射装置6的例子。在本例子中，通过计算机程序PRG实现映射装置6的装置，所述计算机程序将所有三个输入参量T、p和通过所示的示例性线性函数

作为额定值映射成通风机转数n，使得总之待预期的空气体积流又基本上保持不变。用再次表示适当的可预先给定的斜率系数。用表示作为的函数、也即与空气湿度决定性地有关的气体常数（参见方程III）。

附图标记列表

1 管道系统

2 吸入/探测器单元

3 通风机，通风设备

4 空气流传感器，空气质量测量器

5 温度传感器

6 映射装置

61 第一装置

62 第二装置

63 第三装置

64 评估装置

7 通风机控制装置， 马达控制装置

8 空气流监视装置，比较器，窗式鉴别器

AL 警告或火灾消息， 警报

ASD吸入烟雾信号器

 斜率系数

DET 探测器单元

n 通风机转速

n₀ 基本转速

p 气压

PRG 计算机程序

空气的气体常数

S1-S11 步骤

T空气温度

U 中断消息

V 阻塞消息

 空气质量流

 空气体积流

+ 上极限值

 下极限值

 空气湿度，空气潮湿度

Claims (21)

1.一种用于识别吸入烟雾信号器的管道系统（1）中的阻塞和中断的方法，

-其中空气借助于通风机（3）经由管道系统（1）从待监视的空间和装置被吸入并且根据火灾特征参量被监视，

-其中测量空气温度和至少一部分所吸入的空气的空气流，

-其中如果空气流低于预先给定的下极限值，则输出阻塞消息，和/或

-其中如果空气流超过预先给定的上极限值，则输出中断消息，

其特征在于，通风机（3）的转速随着空气温度升高而被提高并且随着空气温度下降而被降低。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通风机转速基本上线性地被提高或降低。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通风机转速基本上与所测量的空气温度成比例地被提高或降低。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通风机转速根据空气温度被调整为使得空气流基本上保持不变。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，气压被测量并且附加地，通风机转速随着气压升高而被降低并且随着气压下降而被提高。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通风机转速基本上与所测量的气压反比例地被降低或提高。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通风机转速根据气压被调整为使得空气流基本上保持不变。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，空气湿度被测量并且附加地，通风机转速随着空气湿度升高而被降低并且随着空气湿度下降而被提高。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通风机转速根据空气湿度被调整为使得空气流基本上保持不变。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，测量所吸入的空气的空气温度、气压和/或空气湿度。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了测量空气流，测量空气体积流或者空气质量流。

12.一种吸入烟雾信号器，所述吸入烟雾信号器至少具有：

-针对火灾特征参量的带有用于输出警告或火灾消息的分析单元的探测器，

-带有用于将空气输送到探测器的与所述探测器连接的管道系统的通风机（3），

-用于测量至少一部分所吸入的空气的空气流的空气流测量器（4），

-用于测量空气温度的温度传感器（5），

-用于在空气流低于预先给定的下极限值的情况下输出阻塞消息以及用于在空气流超过预先给定的上极限值的情况下输出中断消息的空气流监视装置（8），

其特征在于映射装置（6），其被设立用于随着空气温度升高而提高通风机转速并且随着空气温度下降而降低通风机转速。

13.根据权利要求12所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述温度传感器（5）测量所吸入的空气的空气温度。

14.根据权利要求12所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述映射装置（6）具有用于根据所测量的空气温度线性地提高或降低通风机转速的第一装置（61）。

15.根据权利要求14所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述第一装置（61）根据所测量的空气温度成比例地提高或降低通风机转速。

16.根据权利要求12至15之一所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述映射装置（6）具有用于根据所测量的空气温度提高或降低通风机转速使得空气流基本上保持不变的第一装置（61）。

17.根据权利要求12至15之一所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，

-吸入烟雾信号器具有用于测量气压的气压传感器（9），并且映射装置（6）具有用于根据所测量的气压降低或提高通风机转速使得空气流基本上保持不变的第二装置（62），和/或

-吸入烟雾信号器具有用于测量空气湿度的空气湿度传感器（10），并且映射装置（6）具有用于根据所测量的空气湿度降低或提高通风机转速使得空气流基本上保持不变的第三装置（63）。

18.根据权利要求17所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述气压传感器（9）测量所吸入的空气的气压。

19.根据权利要求17所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述第二装置（62）根据所测量的气压反比例地降低或提高通风机转速。

20.根据权利要求17所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，所述空气湿度传感器（10）测量所吸入的空气的空气湿度。

21.根据权利要求12所述的吸入烟雾信号器，其特征在于，吸入烟雾信号器为了测量空气流具有空气体积测量器或空气质量测量器（4）。