CN103608853B - 颗粒探测的方法、系统以及降低误报发生率的方法 - Google Patents

Abstract

一种降低由烟雾探测装置中的灰尘引发的错误报警发生率的系统和方法。所述方法包括获取至少两个样本空气流，对第一空气流执行颗粒减少操作，测量第一空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第一信号。所述方法还包括测量第二空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第二信号。将第一信号与预先确定的报警水平进行对比，如果达到报警水平，随后将第一信号和第二信号进行对比，并基于第一信号和第二信号之间的相对差异生成输出信号。

Description

颗粒探测的方法、系统以及降低误报发生率的方法

技术领域

本发明涉及用于探测空气体积内的颗粒的感测系统所采用的颗粒探测器。更特别地（尽管是非排它的），本发明涉及吸气式烟雾探测器。然而，本发明不限于这个特定的应用，用于探测空气体积内的颗粒的其它类型的感测系统也包含在本发明的范围内。

背景技术

由于暴露在灰尘中，会错误触发烟雾探测系统。在吸气式烟雾探测系统中，为了减少灰尘从而避免错误报警，已实施了多种分析解法。在光散射式烟雾探测系统中，通过使用时间幅度分析（灰尘易于在散射信号中产生随后可以被清除的尖脉冲）或通过使用多个光的波长、多个偏振、多个视场角、惯性分离、机械过滤（例如穿过诸如泡沫状物的渗透材料）或上述的结合可以实现对灰尘的鉴别或干扰抑制（rejection）。

上文提到的方法执行动作，以优选地在大颗粒到达探测器之前将其清除或优选地减弱由大颗粒产生信号（例如尖脉冲的探测和清除）。因而，与其降低由烟雾产生的信号水平相比，这些方法更多地降低了由灰尘产生的信号水平。这是因为相比于烟雾，灰尘包含更多的大颗粒。

虽然通过在散射的光电平中探测尖脉冲可以对灰尘进行探测，但是，担心这个方法在高灰尘水平的场所对由灰尘合并产生的尖脉冲（由于多个颗粒同时出现在探测区域内）不是那么有效。

因此，本发明的目的是提供一种改进的具有灰尘探测的感测系统（该感测系统可以解决上文提到的缺点），或至少向公众提供一个优于已知系统的选择。

在说明书中对任何现有技术的引用不是（且不应被当作）认可或任何形式的建议，即该现有技术在澳大利亚或任何其它管辖范围内构成普通常识的一部分，或者，该现有技术可以被合理地期望是由本领域技术人员确认成、理解成并看成是相关的。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种颗粒探测的方法，包括：

对被监控的空气体积的第一空气样本进行分析，确定第一空气样本中第一颗粒的水平；

对空气体积的第二空气样本进行分析，确定第二空气样本中第二颗粒的水平；

根据至少一个第一报警标准对第一空气样本中第一颗粒的水平和/或第二空气样本中第二颗粒的水平进行处理；

在符合至少一个标准的情况下：

根据至少一个第二报警标准执行第一空气样本中第一颗粒的水平和第二空气样本中第二颗粒的水平的相异处理；在符合一个第二报警标准的情况下：

执行动作。

执行动作的步骤可以包括发送信号，例如表示报警或故障状态、报警或故障状态的改变、预先报警或预先故障状态的信号或其它信号、表示第一或第二颗粒中任一个的或两者的水平的信号。

第一空气样本和第二空气样本可以取自普通的空气样本流，例如，子采样自空气管道中的主流，分流自相同的空气样本流，等等。可选地，例如使用单独的空气采样系统，它们还可以分别取自被监控的体积。该方法可以包括限制第二空气样本以产生第一空气样本，例如第二空气样本可以被过滤以形成第一空气样本。

可以同时、连续或交替地对第一空气样本和第二空气样本进行分析。而且，对第二空气样本的分析仅发生在第一空气样本中第一颗粒的水平符合至少一个第一报警标准的情况下。

第二颗粒可以包括第一颗粒，例如第一颗粒可以是第二颗粒的子集。第二颗粒优选地包括感兴趣颗粒（即试图被探测的颗粒）和干扰颗粒，然而第一颗粒优选地基本不包括干扰颗粒，例如，第二颗粒包括灰尘和烟雾颗粒，而第一颗粒是烟雾颗粒。由于颗粒探测中使用的大部分过滤系统（例如泡沫状物过滤器、静电过滤器、气旋分离器）的统计属性，完全清除一种颗粒类型通常是不可能的。然而，即使在颗粒类别的分离中存在这种程度的不确定，仍然可以达到积极的效果。因此，应当理解的是，从第一空气样本中完全排除所有干扰颗粒是不可能的，从而第一颗粒会包括一些干扰颗粒。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于对空气体积中的颗粒进行探测的感测系统，该感测系统包括：

从空气体积的入口，用于将空气流引入感测系统；

第一空气流通路，用于将来自入口的空气流的第一部分引导至第一探测室，第一探测室包括用于探测空气流的第一部分内颗粒水平的探测构件并输出表示空气流的第一部分内颗粒水平的第一信号；

第二空气流通路，用于将来自入口的空气流的第二部分引导至第二探测室，第二探测室包括用于探测空气流的第二部分内的颗粒的探测构件并输出表示空气流的第二部分内的颗粒水平的第二信号；

颗粒减少构件，被布置在第一空气流通路中，位于第一探测室的上游；

处理构件，适于接收第一信号和第二信号并将第一信号与预先确定的阈值水平进行对比，其中，如果第一信号在阈值水平之上，那么，处理构件将第一信号和第二信号进行对比并基于第一信号和第二信号之间的相对差异生成输出信号。

有利地，颗粒减少构件进行动作以减少空气流的第一部分内较大颗粒的数量。较大颗粒通常与灰尘有关，因此，颗粒减少构件有效地起到灰尘减少构件的作用。因此，输出自第一探测构件的第一信号可以有利地起到指示空气流第一部分的烟雾水平的作用。

空气流的第二部分不进行颗粒减少操作，因此，输出自第二探测构件的第二信号可以有利地起到指示空气流第二部分中烟雾和灰尘水平的作用。

颗粒减少构件优选地包括静电除尘、机械过滤装置，例如泡沫状物、惯性分离、或重力分离、或上述的任意结合。

在特别优选的实施例中，将第一信号与颗粒强度的阈值报警水平进行对比。如果第一信号在阈值报警水平之上，这可以作为空气流的第一部分中烟雾的指示器。这通常会触发报警。然而，在这种情况下，为了确保报警不是由于空气体积中的灰尘被错误地触发的，于是，将第一信号与第二信号进行对比。如果第一信号和第二信号存在少量差异或没有差异（例如，小于30%的差异），那么，处理器用信号表示存在烟雾，且报警被触发。如果第一信号和第二信号存在显著差异（例如，大于30%的差异），那么，处理器用信号表示存在灰尘。

有利地，在空气体积中存在灰尘的情况下，为了降低报警的可能性，处理器进行动作以修改其探测逻辑。

在本发明的第三个方面，提供一种用于对空气体积中的颗粒进行探测的感应系统，该感应系统形成吸气式烟雾探测器的一部分，并包括：

来自空气体积的入口，用于将空气流引入烟雾探测器；

第一空气流通路，用于将来自入口的空气流的第一部分引导至第一探测室，第一探测室包括用于探测空气流的第一部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第一部分内的颗粒水平的第一信号的探测构件；

第二空气流通路，用于将来自入口的空气流的第二部分引导至第二探测室，第二探测室包括用于探测空气流的第二部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第二部分内的颗粒水平的第二信号的探测构件；

颗粒减少构件，被布置在第一空气流通路中，位于第一探测室的上游；

处理构件，适于接收第一信号和第二信号，并将第一信号与预先确定的阈值水平进行对比，其中，如果第一信号在阈值水平之上，那么处理构件将第一信号和第二信号进行对比，并基于第一信号和第二信号之间的相对差异生成输出信号；

其中，如果第一信号和第二信号相异小于预先确定的阈值百分比，处理器输出表示存在烟雾的信号，且报警被触发，其中，如果第一信号和第二信号相异大于预先确定的阈值百分比，处理器输出存在灰尘的信号，而且处理器修改其探测逻辑以降低报警的可能性。

优选地，阈值百分比是20%-40%，更加优选地是30%。

本发明还提供一种降低由烟雾探测装置中的灰尘引发的错误报警发生率的方法，该方法包括获取至少两个样本空气流，对第一空气流执行颗粒减少操作，测量第一空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第一信号，测量第二空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第二信号，将第一信号与预先确定的报警水平进行对比，如果达到报警水平，随后将第一信号和第二信号进行对比，并基于第一信号和第二信号之间的相对差异生成输出信号。

在特别优选的实施例中，该方法进一步包括基于输出信号暂时修改烟雾探测器的行为。

在上文描述的本发明的方面中，可以想象，第一探测室和第二探测室彼此分离，然而，在本发明范围内，还可以提供具有第一输入空气流通路和第二输入空气流通路的单个的探测室（如上文所描述的）。第一空气流通路和第二空气流通路中的每条通路进一步包括阀构件，所述阀构件用于选择性地允许第一空气流通路和第二空气流通路中的其中一条通路经过探测室。颗粒减少构件优选地被置于第一空气流通路中，位于各阀构件与探测室中间。

附图说明

现在参考附图，仅用示例的方式对本发明进行描述，其中：

图1是根据本发明实施例的全流探测器的图解视图；

图2是示出灰尘出现时信号L和M相对于时间的趋势的示例的曲线图；

图3是示出烟雾出现时信号L和M相对于时间的趋势的曲线图；

图4是根据本发明又一个实施例的子采样探测系统的图解视图；

图5是根据本发明又一个实施例的另一个子采样探测系统的图解视图，该子采样探测系统使用单个的探测室。

具体实施方式

本发明优选的实施例使颗粒探测系统区别地探测具有不同特性的颗粒。在优选的形式中，该系统使形成第一颗粒大小分布的一部分的颗粒对于属于第二大小分布的颗粒被单独探测。优选地，通过以下方式可以实现该方案：对空气样本中总颗粒的两个子集中的颗粒进行探测（其中一个子集被基本消除），并对被探测的颗粒水平进行差异分析。

例如，出现在一个房间内的灰尘颗粒具有中心在2μm的颗粒分布，由电气系统的火引起的烟雾具有中心在0.75μm的颗粒分布。当使得第一分布（灰尘）中的颗粒已被清除的调整做出后，能够对空气流中的颗粒进行第一测量。对包括来自两个分布的颗粒的空气流进行第二测量，即对具有烟雾和灰尘的空气进行分析。通过将两个信号进行对比，这两个颗粒水平随后被用来确定仅由烟雾所产生的信号。

图1是根据本发明实施例的颗粒探测系统的图形表示。空气沿管C进入探测系统。空气可以是无杂质的，或可以包含烟雾、灰尘，或同时包含烟雾和灰尘。

空气流随后被分流到两个空气流通路F和G。通路F中的第一空气流穿过用于在区域A减少灰尘的构件，随后进入探测区域B。通路G中的第二空气流直接进入探测区域H。

用于在区域A减少灰尘的构件可以是（例如）静电除尘器、机械过滤器（例如泡沫状物或网状过滤器）、惯性分离、或重力分离、或上述或其它过滤装置的任意结合。

随后使用传统颗粒探测构件对探测区域B和H中每个区域的颗粒水平进行测量，表示各自区域中颗粒水平的信号M、L生成于每个探测区域并被输出到处理器D。例如，诸如光散射探测器或减光火灾探测器的光学颗粒探测器可以被用来测量每个区域中的颗粒。

来自探测区域B的信号水平M首先被与“有效信号”或报警阈值T1进行对比。图2和图3示出了该过程的曲线表示。报警阈值被预先确定，是报警通常被触发的水平。如果来自探测区域B的信号水平M大于报警阈值T1，在处理器D中对分别来自探测器B和H的信号M和L进行对比。如果他们相异超过预先确定的数量，例如阈值百分比T3（例如30%），那么，处理器在信号线E上用信号表示“存在灰尘”。否则，处理器用信号表示“存在烟雾”。

如果存在灰尘，那么，处理器修改其报警逻辑以降低错误报警的可能性。例如，处理器可以暂时提高其报警确认延迟，该方法可以降低短暂灰尘事件引起报警的机率。在以下两种情况之一发生之后，延迟可以返回到其正常水平：或者i）信号M和L相异小于阈值百分比T3；或者ii）信号M降低到阈值T1以下。

可选地，处理器可以暂时提高其报警水平阈值T2。在以下两种情况之一发生之后，该阈值可以返回到其正常水平：或者i）信号M和L相异小于阈值百分比T3；或者ii）信号M降低到阈值T1以下。

在处理器D中对信号水平M和L进行对比时可以使用一些滞后手段，以避免“存在灰尘”和“存在烟雾”模式之间转换地过快。

还可以想象，“存在灰尘”信号可以表示一个故障，该故障被转发给监控探测系统的人员，以帮助其就现状做出判断以及是否需要触发报警。

图4图解示出了探测系统可选的实施例。在该系统中，从最初的空气流管C中取出两个子样本。将来自这两个样本的信号水平进行对比，以探测灰尘的存在。

在区域Ο中取得第一子样本。除灰尘之外，该样本意在优选地包括烟雾。通过以下方式的结合，在该样本中灰尘相对于烟雾可以被减少：a）通过使用背离流的入口在样本点Ο处的惯性灰尘的减少；以及b）在样本点之后在区域A中诸如泡沫状物过滤和静电除尘的进一步的灰尘减少措施。

在N处取得第二子样本。在N处，空气的采样可以被布置成或者在空气样本中均匀地采样灰尘和烟雾，或者可选择地提高灰尘的相对浓度。例如，通过减慢相对于主空气流速率的样本空气流速率（通过使用比在区域Ο更大的入口直径），可以提高灰尘的浓度。这样做的优点在于提高到达随后的探测器H的灰尘的浓度，从而允许在主流C中探测更低浓度的灰尘的存在。

来自区域Ο的空气样本进入探测器B，来自区域N的空气样本进入探测器H。随后，将来自探测器B的信号与阈值报警水平进行对比，如上文所描述的。如果来自探测器B的信号高于阈值报警水平，那么，在处理器D中将来自探测器B和H的信号进行对比。如果信号相异超过预先确定的百分比（如图2所示），那么处理器用信号表示“存在灰尘”。

图5示出了使用单个探测区域的本发明另一个实施例。

在该实施例中，最初的空气流在C处进入探测系统。该实施例的探测系统采用单个探测区域B，该实施例具有阀P和Q或者单个切换阀，这些阀用来引导最初的空气流的样本：

或者i）穿过灰尘减少构件A，到探测区域B；

或者ii）直接到探测区域B。

探测系统正常运行时，阀P打开，阀Q关闭。当来自探测器B的信号被探测出在“有效信号”阈值或报警阈值T1之上时，阀Q暂时打开，同时阀P暂时关闭。如果随后信号水平的上升超过阈值T3，那么处理器用信号表示“存在灰尘”。

在该实施例中，有必要对由于阀从空气流C中烟雾的自然增加进行切换而导致的信号增加进行区分。通过对阀进行多次切换可以实现此目的，如果信号随着阀的切换同步增强和减弱，只可以确定“存在灰尘”。

在阀P打开且阀Q关闭时，只可以实现报警探测。

可以理解的是，上文描述的灰尘探测方法在高浓度灰尘的情况下是有效的。由于描述的探测系统允许处理器确定空气流中被探测的颗粒强度是否归因于灰尘，所以，描述的探测系统特别有利。该确定使探测器系统被暂时修改，从而可以降低由灰尘触发的错误烟雾报警的发生几率。

在优选的形式中，本发明使用具有前向散射几何结构的光散射颗粒探测器，例如由XtralisPty公司销售的商标是Vesda的烟雾探测器。但是也可以采用使用不同的探测机械装置的其它类型的颗粒探测室。

通过选择不同的颗粒大小分离工具（例如在本示例中，过滤器通常被用来将大颗粒从第一空气样本中清除），可选的实施例也可以被扩展至对任意期望的颗粒大小范围内的颗粒进行优选地探测，然而在使用气旋的或其它惯性的分离方法的实施例中，可以对优选地包含大颗粒的空气样本进行分析。

可以理解的是，在本说明书中公开且限定的发明可扩展至两个或更多单个的特征所有可选的结合，这些特征是文中或附图中提到的或从其中显而易见的。所有这些不同的结合构成本发明各个可选的方面。

Claims (19)

1.一种颗粒探测的方法，包括：

对被监控的空气体积的第一空气样本进行分析，确定所述第一空气样本中第一颗粒的水平；

对所述空气体积的第二空气样本进行分析，确定所述第二空气样本中第二颗粒的水平；

根据至少一个第一报警标准对所述第一空气样本中第一颗粒的水平和/或所述第二空气样本中第二颗粒的水平进行处理；在符合至少一个标准的情况下：

根据至少一个第二报警标准执行所述第一空气样本中第一颗粒的水平和所述第二空气样本中第二颗粒的水平的相异处理；

将相异处理的结果和所述第二报警标准进行比较，其中比较结果被用于判断当前现状；以及在符合一个第二报警标准的情况下：

根据对现状的判断执行动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，执行动作的步骤包括发送表示报警或故障状态、报警或故障状态的改变、预先报警或预先故障状态的信号或其它信号、表示第一或第二颗粒中任一个的或两者的水平的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二颗粒包括感兴趣颗粒和干扰颗粒，所述第一颗粒不包括干扰颗粒。

4.根据权利要求1或2所述的方法，包括对所述第二空气样本进行过滤以产生第一空气样本。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述第二空气样本的分析仅发生在所述第一空气样本中第一颗粒的水平符合至少一个第一报警标准的情况下。

6.一种用于对空气体积中的颗粒进行探测的感测系统，所述感测系统包括：

始于所述空气体积的入口，用于将空气流引入所述感测系统；

第一空气流通路，用于将来自所述入口的空气流的第一部分引导至第一探测室，所述第一探测室包括用于探测空气流的第一部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第一部分内的颗粒水平的第一信号的探测构件；

第二空气流通路，用于将来自所述入口的空气流的第二部分引导至第二探测室，所述第二探测室包括用于探测空气流的第二部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第二部分内的颗粒水平的第二信号的探测构件；

颗粒减少构件，被布置在所述第一空气流通路中，位于第一探测室的上游；

处理构件，适于接收所述第一信号和所述第二信号并将所述第一信号与预先确定的阈值水平进行对比，其中，如果所述第一信号在所述阈值水平之上，那么，所述处理构件将所述第一信号和所述第二信号进行对比并基于所述第一信号和所述第二信号之间的相对差异和一个预定阈值的比较结果生成输出信号，其中输出信号被用于指示当前状况。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述颗粒减少构件进行动作以减少空气流的第一部分内较大颗粒的数量。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述第一信号被与颗粒强度的阈值报警水平进行对比。

9.根据权利要求6或7所述的系统，其中，在所述空气体积中存在灰尘的情况下，为了降低报警的可能性，所述处理构件进行动作以修改其探测逻辑。

10.根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述第一探测室和所述第二探测室是具有第一输入空气流通路和第二输入空气流通路的单个探测室。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的每条通路进一步包括阀构件，所述阀构件用于选择性地允许所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的其中一条通路经过所述探测室。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述颗粒减少构件被置于所述第一空气流通路中，位于各阀构件与所述探测室中间。

13.一种用于对空气体积中的颗粒进行探测的感应系统，所述感应系统形成吸气式烟雾探测器的一部分，并包括：

来自所述空气体积的入口，用于将空气流引入所述烟雾探测器；

第一空气流通路，用于将来自所述入口的空气流的第一部分引导至第一探测室，所述第一探测室包括用于探测空气流的第一部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第一部分内的颗粒水平的第一信号的探测构件；

第二空气流通路，用于将来自所述入口的空气流的第二部分引导至第二探测室，所述第二探测室包括用于探测空气流的第二部分内的颗粒水平并输出表示空气流的第二部分内的颗粒水平的第二信号的探测构件；

颗粒减少构件，被布置在所述第一空气流通路中，位于第一探测室的上游；

处理构件，适于接收所述第一信号和所述第二信号，并将所述第一信号与预先确定的阈值水平进行对比，其中，如果所述第一信号在所述阈值水平之上，那么，所述处理构件将所述第一信号和所述第二信号进行对比，并基于所述第一信号和所述第二信号之间的相对差异生成输出信号；以及

其中，如果所述第一信号和所述第二信号相异小于预先确定的阈值百分比，所述处理构件输出表示存在烟雾的信号，且报警被触发，其中，如果所述第一信号和所述第二信号相异大于预先确定的阈值百分比，所述处理构件输出存在灰尘的信号，而且所述处理构件修改其探测逻辑以降低报警的可能性。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述阈值百分比是20％-40％。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，所述第一探测室和所述第二探测室是具有第一输入空气流通路和第二输入空气流通路的单个探测室。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的每条通路进一步包括阀构件，所述阀构件用于选择性地允许所述第一空气流通路和所述第二空气流通路中的其中一条通路经过所述探测室。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述颗粒减少构件被置于所述第一空气流通路中，位于各阀构件与所述探测室中间。

18.一种降低由烟雾探测装置中的灰尘引发的错误报警发生率的方法，所述方法包括获取至少两个样本空气流，对第一空气流执行颗粒减少操作，测量所述第一空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第一信号，测量第二空气流中颗粒的水平，生成表示强度的第二信号，将所述第一信号与预先确定的报警水平进行对比，如果达到所述报警水平，随后将所述第一信号和所述第二信号进行对比，并基于所述第一信号和所述第二信号之间的相对差异生成输出信号。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括基于所述输出信号暂时修改所述烟雾探测装置的行为。