CN104903941B - 起火探测 - Google Patents
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Abstract
一种颗粒探测系统(10)包括：颗粒探测器(16)，其与用于从监控区域接纳样本流的至少两个样本入口(14，24)流体连通。所述颗粒探测器(16)包括：探测装置，用于探测所述样本流内的颗粒的水平并输出指示所述样本流内的颗粒的水平的第一信号。流量传感器(30)位于所述样本入口(14，24)的下游，用于测量所述样本流的流速并输出指示所述样本流的流速的第二信号。至少一第一样本入口(34)对所述监控区域常开以接纳至少部分的所述样本流。至少一第二样本入口(36)对所述监控区域常闭，但能响应于所述监控区域中的环境状况的变化而对所述监控区域开放。所述颗粒探测系统(10)进一步包括：处理装置，适于接纳所述第一信号和第二信号并将所述第一信号与预定阈值水平比较且将所述第二信号与预定阈值流速比较，并且基于所述第一信号和第二信号的各自比较生成输出信号。还描述了一种颗粒探测方法。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒探测系统，特别涉及吸气式烟雾探测系统。不过，本发明不限于这种具体引用，用于探测空气体积中的颗粒的其它类型的传感系统也包括在本发明的范围内。
背景技术
污染监控、防火和灭火系统可以通过探测是否存在烟雾和其它空气污染物而操作。当探测到阈值水平的颗粒时，可以致动警报或其它信号，并可启动灭火系统的操作和/或人工干预。
采用吸气式颗粒探测系统形式的空气采样污染监控设备可包括采样管网，采样管网包括一个或多个具有一个或多个采样孔或入口的采样管，采样管安装在可以从通常在采样管网之外的监控区域或环境中收集烟雾或起火前排放物的位置。用于吸气式颗粒探测系统的典型配置显示在图1和2中，分别采用吸气式烟雾探测系统10和20的形式。利用吸气器或风扇(未示出)，空气通过采样孔14、24并随后沿管或管网12、22抽入，并被引导通过在远处的探测器16。采用采样入口14、24形式的采样点位于需要颗粒探测的区域。这些区域典型地远离实际探测器。虽然存在多种类型的可在如前所述的系统中用作探测器的颗粒探测器，不过用于这种系统中的一种特别适合的探测器形式是光散射探测器，能够以合理的成本提供适合的灵敏度。这种装置的一个示例是由申请人销售的LaserPlusTM烟雾探测器。
光散射探测器基于如下原理操作：小尺寸的烟雾颗粒或者其它空气污染物当被引入探测腔中并经受高强度光束时将引起光散射。光探测器传感被散射的光。被引入探测腔中的样本内的颗粒的量越大，则光散射量越大。散射探测器探测散射光的量，并因而能够提供输出信号以指示在样本流内的烟雾颗粒或其它污染物颗粒的量。
当吸气式颗粒探测系统安装在经受变化环境状况的环境中时，有益的是，不仅能够探测所监控的环境中的污染物或烟雾颗粒的水平，而且还能够监控环境中的热量水平而不考虑颗粒水平。特别有益的是，能够同时监控环境中的颗粒水平和热量水平，这是因为，二者中的每一个的高水平均通常指示着起火。
在本专利文件中对任何现有技术的引用应被认为不是承认或以任何形式建议以下观点：这种现有技术在澳大利亚或任何其它司法管辖范围中形成公知常识的一部分，或者这种现有技术可能会被本领域技术人员合理地确认、理解和认为是相关的。
发明内容
本发明源于以下研究所得：将流故障引入到吸气式颗粒探测系统中可实现与热探测器相同的目的。
本发明提供一种颗粒探测系统，包括：
颗粒探测器，其与用于从监控区域接纳样本流的至少两个样本入口流体连通，所述颗粒探测器包括：探测装置，用于探测所述样本流内的颗粒的水平并输出指示所述样本流内的颗粒的水平的第一信号；
流量传感器，其位于所述样本入口的下游，用于测量所述样本流的流速并输出指示所述样本流的流速的第二信号；
其中至少一第一样本入口对所述监控区域常开以接纳至少部分的所述样本流；和
至少一第二样本入口对所述监控区域常闭，但能响应于所述监控区域中的环境状况的变化而对所述监控区域开放；
所述颗粒探测系统进一步包括：处理装置，适于接纳所述第一信号和第二信号并将所述第一信号与预定阈值水平比较且将所述第二信号与预定阈值流速比较，并且基于所述第一信号和第二信号的各自比较生成输出信号。
在特别优选的实施例中，所述第二样本入口是热致动采样点。相应地，所述第二样本入口对所述监控区域常闭，而在所述监控区域中存在通常处于与起火相关联的水平下的高热的情况下，所述第二样本入口被配置为开放并承接从所述监控区域朝向所述流量传感器的额外的流。
有利地，设置对所述监控区域常开的多个样本入口。所述多个样本入口优选地设置为与所述颗粒探测器流体连通的采样管网的一部分。一个或多个流量传感器可设置在颗粒探测系统，处于一个或多个样本入口的下游。
所述样本入口中的每一个均具有对所述监控区域开放或能够开放的横截面面积。优选地，响应于热的至少一个样本入口所具有的横截面面积大于对所述监控区域常开的样本入口的横截面面积。可替换地，所有样本入口可具有相等的横截面面积，热致动的样本入口与所述常开的样本入口之比增大。结果，在所述监控区域中发生高热状况的情况下，所述至少一个热致动的样本入口被致动并且变为对所述监控区域开放，而且由于其更大尺寸和/或更高的热致动样本入口比而引起流向所述流量传感器的流的增加。流量传感器探测到流的增加高于阈值水平。如果还通过颗粒探测器探测到烟雾，则警报被致动，以报告可能的起火。
在一些实施例中，所述阈值流速可替换地可为包括上阈值流速和下阈值流速的阈值流范围。在此情况下，如果流向流量传感器的流超过上阈值流速，则这可指示热事件或采样管破裂，如前所述。如果流向流量传感器的流减少至低于下阈值流速，则这可指示采样管和/或一个或多个采样入口堵塞。
本发明还提供一种颗粒探测方法，包括：
分析来自被监控的空气体积的空气样本，并确定所述空气样本中的第一颗粒的水平；
分析来自所述空气体积的所述空气样本的流速，并确定所述空气样本的流速；
根据至少一个第一警报准则来处理所述空气样本中的颗粒的水平，并根据至少一个第二警报准则来处理所述空气样本的流速；以及
执行动作。
所述执行动作的步骤可包括：发送信号，例如指示警报或故障状况、警报或故障状况的变化、警报前或故障前状况的信号或其它信号，指示颗粒水平和流速中的一个或两个的信号。
所述第一警报准则优选地是阈值颗粒水平并指示可能的烟雾事件。所述第二警报准则优选地是阈值流速并指示可能的热事件或流故障。
所述空气样本和所述流速能够被同时地、连续地或交替地分析。
附图说明
现在将参照附图仅示例性地描述本发明，其中：
图1是传统吸气式颗粒探测系统的示意图；
图2是传统吸气式颗粒探测系统的可替换形式的示意图；和
图3是根据本发明的实施例的吸气式颗粒探测系统的示意图。
具体实施方式
吸气式颗粒探测系统10显示在图1中，并包括：具有多个采样入口(显示为点14)的管12，以及探测器16。
探测器可为任意类型的颗粒探测器，例如包括颗粒计数类型的系统，如由申请人销售的LaserPlusTM烟雾探测器。典型地，探测器16包括：探测腔、指示装置，以及用于将采样空气经由管抽吸到探测腔中的吸气器。在操作中，每个采样点14可位于需要探测烟雾的位置。以此方式，采样点14用于探测在某一区域中的烟雾。
颗粒探测系统的第二实施例显示在图2中，其中显示管网20包括多个具有采样点24的管22。也可使用与图1中所示探测器16类似的探测器。一个管22可包括分支，例如图2中所示的分支A。
在以上系统中，空气通过样本点14、24被抽吸至管12、22中。管12(或24)将具有多个采样点14(或24)，因此，当采样点开放时，空气将通过单个管内的所有采样点被抽吸。
典型地，吸气式颗粒探测器中存在两种常用类型的采样点。第一种类型的采样点是在采样管12中钻制的简单的孔。典型地，所述孔可具有3mm的直径，而管可具有25mm的外直径；不过这些图对于具体的设计和对于具体的区域而言将有所不同。第二种类型的采样点典型地采用喷嘴的形式，喷嘴通过一定长度的相对窄的柔性软管连接到采样管12。
参见图3中所示的本发明的实施例，流量传感器30设置在采样点34的下游，在探测器16之前或之后。采样点34与前述的采样点14、24相同，且在正常环境状况下对监控区域开放。
在所示实施例中，流量传感器30设置在每个管32中，在探测器16的上游紧邻处。流量传感器30可以采取多种形式。在一个实施例中，使用超声流量计。超声流量计包括两个分开已知距离的变换器，变换器暴露于但不必须处于进入采样点的空气流中。通过测量从一个变换器传送到另一个变换器的超声波形或信号的飞行时间探测流量。使用超声变换器允许精确测量空气流，同时对空气流具有低阻力，这是因为，变换器不需投放(project)到空气流中。每个流量传感器将读数(例如每分钟的空气升数)输出到处理器(未示出)。在本发明中也可以使用热(thermal)流量传感器，例如在LaserPlusTM烟雾探测器中采用的电阻式温度探测器。
热致动(heat activated)的采样点36设置在一个或多个管32中。在此实施例中，在每个管32中设置一个热致动采样点，不过当然可以在每个管32中存在一个以上的热致动采样点。采样点36显示为朝向管32的端部定位，不过它们可根据将被监控的区域而位于沿管32的任何位置。热致动采样点36可具有与采样点34相等的与监控区域连通的截面积，不过优选地：采样点36具有更大的截面积，或者热致动采样点36与采样点34之比更高。这样在采样点36被致动的情况下允许被引入到采样管32的更大的流速增加。
在本发明的优选实施例中，热致动采样点36在采样管网中与前述的传统采样点34结合使用。热致动采样点36包括壳体(未示出)以允许空气从监控区域流入采样管并流到探测器16。壳体被一塞子堵塞，所述塞子通过诸如密封剂或蜡之类的具有预定熔点的物质形成或保持。当监控区域中的温度达到蜡的预定熔点时，塞子熔化或脱落，由此开启壳体并允许空气从监控区域进入采样管中。流量的增加通过流量传感器测量，流量传感器有效探测“流故障”并发送信号至处理器。
在本发明的优选实施例中，探测器16包括探测装置，用于探测样本流内的颗粒的水平并将指示样本流内颗粒水平的第一信号输出到处理器(未示出)。类似地，流量传感器30测量样本流的流速并将指示样本流的流速的第二信号输出到处理器。
处理器接收第一信号和第二信号，并将第一信号与预定阈值水平相比较且将第二信号与预定阈值流速相比较。基于相应比较，处理器生成输出信号。
存在四种可由处理器生成的输出信号或“警报状态”。
在第一警报水平，空气样本中探测到的颗粒低于阈值水平，且空气样本的流速低于阈值水平。这指示：不存在烟雾或热，即，没有起火，
不发起警报。
在第二警报水平，空气样本中探测到的颗粒低于阈值水平，且空气样本的流速高于阈值水平。这指示：在监控区域中存在有热或流故障(例如采样管破裂)，但没有烟雾。生成一信号以进一步调查监控区域并校正流故障。这可例如包括视觉检查。
在第三警报水平，空气样本中探测到的颗粒高于阈值水平，且空气样本的流速低于阈值水平。这指示：可能存在烟雾，但不存在热。在此情况下，生成一信号以进一步调查监控区域。探测器可包括副颗粒探测级(stage)，可用于进一步核实样本流中的颗粒的类型和/或水平。
在第四警报水平，空气样本中探测到的颗粒高于阈值水平，且空气样本的流速高于阈值水平。这指示：在监控区域中存在烟雾，并存在热或流故障。警报被致动，以紧急调查监控区域，可通知救火部门，并可致动灭火装置。
在特定实施例中，也可监控下阈值流速。在此情况下，测得的流速与具有上阈值流速和下阈值流速的阈值流范围相比较。如果流向流量传感器的流超过上阈值流速，则这可以指示热事件或采样管破裂，如前所述。如果流向流量传感器的流减少至低于下阈值流速，则这可以指示采样管和/或一个或多个采样入口堵塞。如果测得的流速低于下阈值流速，则生成一信号以指示流故障，其可能是由于管和/或入口堵塞所致，并可采取行动来校正流故障。
应认识到，将热致动采样点与吸气式烟雾探测器的传统采样点结合使用，允许本发明用于希望有区别地监控热事件、烟雾事件，以及热和烟雾事件的环境中。
应理解，在此专利文件中公开和限定的本发明延伸到从文字或附图中提及的或显见的各个特征中的两个或更多个的所有可替代组合方式。所有这些不同的组合方式构成本发明的各种可替代方案。
应理解，在此专利文件中公开和限定的本发明延伸到从文字或附图中提及的或显见的各个特征中的两个或更多个的所有可替代组合方式。所有这些不同的组合方式构成本发明的各种可替代方案。
Claims (15)
1.一种颗粒探测系统，包括：
颗粒探测器，其与用于从监控区域接纳样本流的至少两个样本入口流体连通，所述颗粒探测器包括：探测装置，用于探测所述样本流内的颗粒的水平并输出指示所述样本流内的颗粒的水平的第一信号；
流量传感器，其位于所述样本入口的下游，用于测量所述样本流的流速并输出指示所述样本流的流速的第二信号；
其中至少一第一样本入口对所述监控区域常开以接纳至少部分的所述样本流；和
至少一第二样本入口对所述监控区域常闭，但能响应于所述监控区域中的环境状况的变化而对所述监控区域开放；
所述颗粒探测系统进一步包括：处理装置，适于接纳所述第一信号和第二信号并将所述第一信号与预定阈值水平比较且将所述第二信号与预定阈值流速比较，并且基于所述第一信号和第二信号的各自比较生成输出信号。
2.根据权利要求1所述的颗粒探测系统，其中所述第二样本入口是热致动采样点。
3.根据权利要求2所述的颗粒探测系统，其中所述第二样本入口对所述监控区域常闭，而在所述监控区域中存在通常处于与起火相关联的水平下的高热的情况下，所述第二样本入口被配置为开放并承接从所述监控区域朝向所述流量传感器的额外的流。
4.根据权利要求1所述的颗粒探测系统，其中设置对所述监控区域常开的多个样本入口。
5.根据权利要求4所述的颗粒探测系统，其中所述多个样本入口设置为与所述颗粒探测器流体连通的采样管网的一部分。
6.根据权利要求1所述的颗粒探测系统，其中所述样本入口中的每一个均具有对所述监控区域开放或能够开放的横截面面积。
7.根据权利要求6所述的颗粒探测系统，其中响应于热的至少一个样本入口所具有的横截面面积大于对所述监控区域常开的样本入口的横截面面积。
8.根据权利要求6所述的颗粒探测系统，其中所有样本入口具有相等的横截面面积，并且在所述监控区域中发生高热状况的情况下热致动的样本入口与所述常开的样本入口之比增大。
9.根据权利要求1所述的颗粒探测系统，其中在所述监控区域中发生高热状况的情况下，所述至少一个热致动的样本入口被致动并且变为对所述监控区域开放，且由此引起流向所述流量传感器的流的增加，其中，如果所述流量传感器探测到的流的增加高于所述阈值流速，则所述处理装置生成指示高热状况的输出信号。
10.根据权利要求9所述的颗粒探测系统，其中如果所述颗粒探测器探测到的颗粒水平也高于所述阈值水平，则警报被致动，以报告可能的起火。
11.根据前述任一项权利要求所述的颗粒探测系统，其中所述阈值流是包括上阈值流速和下阈值流速的阈值流范围。
12.一种颗粒探测方法，包括：
分析来自被监控的空气体积的空气样本，并确定所述空气样本中的第一颗粒的水平；
分析来自所述空气体积的所述空气样本的流速，并确定所述空气样本的流速；
根据至少一个第一警报准则来处理所述空气样本中的颗粒的水平，并根据至少一个第二警报准则来处理所述空气样本的流速，其中所述第二警报准则是阈值流速并指示可能的热事件；以及
执行动作。
13.根据权利要求12所述的颗粒探测方法，其中所述第二警报准则还指示可能的流故障，其中所述执行动作的步骤包括：发送信号，所述信号包括指示警报或故障状况、警报或故障状况的变化、警报前或故障前状况的信号，指示颗粒水平和流速中的一个或两个的信号。
14.根据权利要求12或13所述的颗粒探测方法，其中所述第一警报准则是阈值颗粒水平并指示可能的烟雾事件。
15.根据权利要求12或13所述的颗粒探测方法，其中所述空气样本和所述流速能够被同时地、连续地或交替地分析。
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