CN104955531A - 用于火灾位置检测的声光强度轮廓分析 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种灭火系统，其包括至少一个喷头。驱动源通过供应线路连接至所述至少一个喷头。所述供应线路将灭火介质驱动至所述至少一个喷头。所述系统还包括至少三个火灾位置传感器，其布置在已知位置并且被配置来检测火灾状况期间所发出的波。控制单元可操作地连接至所述驱动源和所述至少三个火灾位置传感器。所述控制单元基于所述至少三个火灾位置传感器的已知位置和与火灾相邻的所述至少三个火灾位置传感器所收集的数据来确定火灾的位置。
Description
发明背景
本发明大体来说涉及灭火系统，并且更具体来说，涉及通过灭火系统检测火灾。
常规灭火系统通常包括策略性地定位在需要火灾保护的区域内(如建筑物内部)的洒水器或喷雾嘴。洒水器大多数时候保持不活动。用于检测火灾的现有方法可以取决于所使用灭火系统的类型。例如，干管系统中的检测可以基于空气流或压力变化，并且湿管系统中的检测可以基于火灾或烟雾检测或喷雾嘴的启动(这种启动是存在热量的直接结果)。常规灭火系统无法快速并精确地检测到火灾位置。因此，系统被过度设计来补偿系统的缓慢和不准确。这种过度设计给系统添加了显著的成本，因为系统中包括额外的并且成本更高的部件，例如像更大直径的管道。
发明简述
根据本发明的一个实施方案，提供一种灭火系统，其包括至少一个喷头。驱动源通过供应线路连接至所述至少一个喷头。所述供应线路将灭火介质驱动至所述至少一个喷头。所述系统还包括至少三个火灾位置传感器，其布置在已知位置并且被配置来检测火灾状况期间所发出的波。控制单元可操作地连接至所述驱动源和所述至少三个火灾位置传感器。所述控制单元基于所述至少三个火灾位置传感器的已知位置和与火灾相邻的所述至少三个火灾位置传感器所收集的数据来确定火灾的位置。
根据本发明的另一个实施方案，提供一种用于在具有灭火系统的建筑物中确定火灾的位置的方法，其包括在多个火灾位置传感器处检测由火灾发出的波。所述多个火灾位置传感器布置在已知位置。所述多个火灾位置传感器中的每一个测量检测到的波的强度。计算所述多个火灾位置传感器中的每一个与火灾之间的距离，并且确定火灾的位置。
根据本发明的另一个实施方案，提供一种用于在具有灭火系统的建筑物中确定火灾的位置的方法，其包括使布置在已知位置的多个火灾位置传感器同步。随后在所述多个火灾位置传感器中的每一个处检测由火灾发出的波。记录所述多个火灾位置传感器中的每一个检测到所述波的时间。识别多对传感器，并且计算所述对中的火灾位置传感器检测到所述波的时间的差异。随后确定火灾的位置。
这些和其它优点和特征将从以下结合附图进行的描述变得更显而易见。
附图简述
被视为本发明的主题是在说明书的结论处的权利要求中具体指出并且明确要求。本发明的前述和其它特征和优点从以下结合附图进行的详述显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的实施方案的灭火系统的示意图；以及
图2是根据本发明的实施方案的灭火系统的一部分的示意图；以及
图3是图2的灭火系统的详细视图。
发明详述
现在参考图1，示出包括驱动源20和多个喷头40的示例性灭火系统10。在一个实施方案中，喷头40包括具有小开口的喷嘴，其被布置来喷射水性液体雾。灭火系统10的喷头40可以与驱动源20定位在建筑物的相同一般区域中，或者可以通过例如像墙壁的屏障与驱动源20分离。供应线路15从驱动源20延伸至多个喷头40以向喷头供应灭火介质。在一个实施方案中，系统10中所使用的灭火介质是水。驱动源20可以包括泵和用于操作这个泵的电机，并且连接至如管线网或储罐的灭火介质源25。控制单元50可操作地连接至驱动源20以在检测到火灾时启动驱动源20。
包括通向喷头40的分支供应线路15a和15b的供应线路15可以装有气体，例如非可燃气体，如氮气或空气。气体防止供应线路15以及分支供应线路15a和15b冻结。代替用气体装填包括分支供应线路15a和15b的整个供应线路15，有可能仅装填供应线路15的最靠近喷头40的那一部分。在这类情况下，供应线路15的与驱动源20相邻的那一端包括液体。通过控制阀17使供应线路15的包括气体的那一部分与供应线路15的具有液体的那一部分分离，以防止气体与液体混合。控制阀17可以是螺线管控制阀、导向阀或具有用于打开阀的控制机构的任何其它类型阀。控制阀17可以沿着驱动源20与喷头40之间的供应线路15定位在任何位置。控制阀17可操作地连接至控制单元50，以使得当驱动源20活动时，控制单元50打开控制阀17以允许灭火介质流向喷头40。
如所示出，系统10可以包括气体压缩机30，其通过输出管道37连接至供应线路15。气体压缩机30用来最初装填供应线路15并且在需要时将供应线路15重新装填至所需压力。气体压缩机30还用来在驱动源20不操作时维持供应线路15中的备用压力。如果备用压力例如像由于系统10中的泄露而随时间减小至低于预定阈值的水平，那么气体压缩机30增大供应线路15内的压力。灭火系统10可以还包括一个或多个火灾检测器45，其定位在喷头40附近以检测火灾状况。示例性火灾检测器45包括烟雾检测器、温度传感器、红外线检测器或其它光检测器，其用来感测火灾状况并且生成指示火灾状况的电信号。将这类信号传输至控制单元50以启动灭火系统10。本文所述的灭火系统10是示例性的，并且例如像“湿管”系统的其它灭火系统也在本发明的范围内。
灭火系统10还包括多个火灾位置传感器70。在一个实施方案中，火灾位置传感器70是被配置来检测由火灾发出的红外线辐射的光学传感器。在另一个实施方案中，火灾位置传感器70是被配置来检测由火灾发出的响声的声传感器。火灾位置传感器可以独立于系统10的其余部分来定位，或者可以集成到系统10的另一个部件中，例如像火灾检测器45或喷头40。
现在参考图2，灭火系统10中的多个火灾位置传感器70连接至控制单元50，以使得火灾位置传感器70的输出被传输至控制单元50以用于分析。因为控制单元50连接至多个火灾位置传感器70中的每一个，所以控制单元50可以用作参照物来使火灾位置传感器70同步。在一个实施方案中，每个火灾位置传感器70的位置是已知的，并且控制单元50包括被配置来存储系统10内每个火灾位置传感器70的位置的处理器52。例如，多个火灾位置传感器70中的每一个的位置可以与建筑物结构有关，或者可以使用全球定位系统相对于控制单元50加以识别。火灾位置传感器70中的至少一个的位置是绝对已知的。多个火灾位置传感器70中的其余部分的位置可以是绝对已知的，或者可以相对于具有已知绝对位置的火灾位置传感器70是已知的。多个火灾位置传感器70中的每一个被配置来基于由传感器70记录的指示所述传感器相对于火灾的位置的数据而生成信号。
当星形物80所示出的火灾状况在包括灭火系统10的建筑物中发生时，火焰的光和劈啪声发出可由定位在火灾80附近的火灾位置传感器70检测的波。火灾位置传感器70可被配置来检测波长在有限范围内的声波或光波。可以优化检测范围以检测最常见的火灾隐患的波长特性。在一个实施方案中，火灾位置传感器70可被配置来检测波长在100纳米与5微米之间的光波。当发出波长在检测范围内的波时，附近的火灾位置传感器70(例如传感器A、B和C)中的每一个在所述传感器处测量由火灾80发出的波的强度。在周围传感器A、B和C中的每一个处记录的强度随后被传输至控制单元50以用于分析。因为声音行进的速度比光的速度慢，所以用来检测声波的强度变化的传感器70可能不需要同用来检测光波的强度变化的传感器70一样精确并且因此一样昂贵。光波或声波的强度与从源到传感器的距离的平方成反比。因此，控制单元50可以将火灾位置传感器70所测量的强度中的每一个转换成每个相应传感器70与火源80之间的相对距离。
如图3所示出，每个火灾位置传感器70离火源80的距离可以由半径等于基于所测量强度计算出的距离的球体(以2D方式展示)加以图形表示。因为火源80定位在这些球体的交叉点，所以来自多个火灾位置传感器70的信息是准确确定火灾80的位置所必需的。在一个实施方案中，多点定位算法存储在控制单元50的处理器52内，以使得火灾位置传感器70离火灾80的相应距离和建筑物中火灾位置传感器70中的每一个的已存储位置被用来准确确定火灾80的位置。多点定位算法可以适于计算火灾80的三维位置或二维位置。为了计算三维位置，将来自至少四个火灾位置传感器70的距离信息输入至多点定位算法中。或者，通过假设多个火灾位置传感器70中的每一个布置在相同的已知高度，可以将多点定位算法简化成二维计算。这种简化的多点定位算法使用来自至少三个火灾位置传感器70的输入以及至少三个火灾位置传感器70的已存储位置信息来准确确定火灾80的位置。
在另一个实施方案中，控制单元50基于由火灾80发出的脉冲到达附近的火灾位置传感器70中的每一个所用的时间来确定火灾80的准确位置。控制单元50被配置来测量每个火灾位置传感器70检测到由火灾80发出的光脉冲或声脉冲的时间。当火灾位置传感器70中的每一个测量到指示火灾发生的第一个波时，控制单元50存储所述相应传感器70检测到所述波的时间。例如，在传感器A检测到波后的.8秒，传感器B可以检测到波，因为传感器B离火灾80的距离比传感器A更远。控制单元50随后计算由火灾80发出的波到达多对传感器70所用的时间的差异。例如，控制单元50可以计算传感器A与B之间的时间差、传感器B与C之间的时间差和传感器C与D之间的时间差。
可以将一对传感器70之间计算出的时间差以及这对传感器70中的每一个的已知位置输入至已知到达时间差(TDOA)算法中。TDOA算法基于来自这对传感器70的信息来生成火灾80的可能位置的图形表示。类似于多点定位算法，TDOA算法可以适于进行二维计算或三维计算。通过使用包括位于独特位置的四个传感器70的四对传感器70，TDOA算法生成四个相异的双曲面。这四个双曲面将在独特空间点相交，这个空间点准确界定火灾80的三维位置。控制单元50将确定这些双曲面的交叉点并且将这个点识别为火灾的位置。在简化算法中，假设建筑物内多个火灾位置传感器70中的每一个的高度大致上相同。使用来自包括位于独特位置的三个传感器70的至少三个对的信息，二维TDOA算法针对每一对传感器70生成火灾80的可能位置的双曲线而不是双曲面。火灾80的位置由这些双曲线的交叉点来确定。
虽然已结合仅有限数量的实施方案来描述本发明，但是应容易理解的是，本发明不限于这类所公开的实施方案。相反，本发明可以被修改以并入目前没有描述但是与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、代替或等效布置。另外，虽然已描述本发明的各种实施方案，但是应理解的是，本发明的方面可以包括所描述实施方案中的仅一些。因此，本发明不应被视为受先前描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。
Claims (21)
1.一种灭火系统，其包括：
至少一个喷头；
驱动源，其通过供应线路连接至所述至少一个喷头，所述供应线路将灭火介质驱动至所述至少一个喷头；
布置在已知位置的至少三个火灾位置传感器，其被配置来检测火灾状况期间所发出的波；以及
控制单元，其可操作地连接至所述驱动源和所述多个火灾位置传感器，其中所述控制单元基于所述火灾位置传感器的所述已知位置和所述至少三个火灾位置传感器所收集的数据来确定所述火灾状况的位置。
2.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述至少三个火灾位置传感器与多个火灾检测器一体式形成。
3.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述至少三个火灾位置传感器是光学传感器。
4.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述至少三个火灾位置传感器是声传感器。
5.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述至少三个火灾位置传感器中的每一个测量由所述火灾位置传感器检测到的波的强度。
6.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述至少三个火灾位置传感器中的每一个基于所述检测到的波来向所述控制单元提供信号。
7.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述控制单元包括用于所述至少三个火灾位置传感器中的每一个的计时器，所述计时器被配置来确定每个火灾位置传感器检测到波的时间。
8.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述控制单元存储所述至少三个火灾位置传感器的位置。
9.根据权利要求8所述的灭火系统，其中所述控制单元包括被配置来执行多点定位算法的处理器。
10.一种用于在具有灭火系统的建筑物中确定火灾的位置的方法，其包括：
在多个火灾位置传感器处检测由所述火灾发出的波，所述多个火灾位置传感器中的每一个布置在已知位置；
在所述多个火灾位置传感器中的每一个处测量所述检测到的波的强度；
计算所述多个火灾位置传感器中的每一个与所述火灾之间的距离；以及
确定所述火灾的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述建筑物中所述多个火灾位置传感器中的每一个的位置存储在控制单元中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个火灾位置传感器中的每一个向所述控制单元提供指示在所述传感器处测量的强度的信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述控制单元基于由每个传感器生成的所述信号来计算所述多个火灾位置传感器中的每一个与所述火灾之间的所述距离。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述控制单元被配置来执行多点定位算法以便确定所述火灾的所述位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将至少三个火灾位置传感器与所述火灾之间的距离输入至所述多点定位算法中以确定所述火灾的位置。
16.一种用于在具有灭火系统的建筑物中确定火灾的位置的方法，其包括：
使多个火灾位置传感器同步，所述多个火灾位置传感器中的每一个布置在已知位置；
在所述多个火灾位置传感器处检测由所述火灾发出的波；
记录所述多个火灾位置传感器中的每一个检测到由所述火灾发出的所述波的时间；
识别多对传感器，并且计算所述对中的每一对中的火灾位置传感器检测到所述波的时间的差异；以及
确定所述火灾的位置。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述建筑物中所述多个火灾位置传感器中的每一个的位置存储在控制单元中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述控制单元包括用于确定每个火灾位置传感器检测到第一个波的时间的计时器。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述控制单元包括到达时间差算法。
20.根据权利要求19所述的方法，其中将一对火灾位置传感器的时间差异以及所述火灾位置传感器的位置输入至所述到达时间差算法中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中将包括四个独特火灾位置传感器的三个对的信息输入至所述到达时间差算法中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150930 |