CN116482298A - 吸气式探测系统的监测 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸气式探测系统的监测，具体地，提供了一种用于在吸气式探测系统中使用的探测器单元。探测器单元包括：吸气器，其用于沿着至少一根采样管并向探测器单元内抽吸空气；传感器室，其用于分析抽吸到探测器单元中的空气的样本；文丘里导管，空气由吸气器移动通过该文丘里导管，该文丘里导管包括文丘里导管的第一部分和文丘里导管的第二部分，第一部分的横截面区域小于第二部分的横截面区域；压力传感器，其配置成探测在文丘里导管的第一部分中的空气和第二部分中的空气之间的差压；以及控制器，其配置成基于探测到的差压来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。

Description

吸气式探测系统的监测
技术领域
本发明涉及用于在吸气式探测系统中使用的探测器单元和使用探测器单元确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的方法。
背景技术
吸气式探测系统通常用来探测建筑物中烟雾或有毒气体(诸如CO或NOx)的存在。这些系统通过使用吸气器将大量空气抽吸到位于建筑物周围的一根或多根采样管中来实现这一目的。行进通过一根或多根采样管的空气被馈送到探测器单元中，吸气器容纳在该探测器单元中。探测器单元包括传感器室，其可用来感测空气样本中烟雾和/或有毒气体的存在。如果探测到的量超过预定极限，则可发出报警和/或可激活灭火系统。
吸气式探测系统有两个关键方面：报警条件的探测和系统本身的监测。后一个方面对于确保系统正在按预期操作很重要。如果不是这种情况，那么系统探测报警条件的能力受到损害。由于吸气式探测系统依赖于空气通过传感器室的恒定流量以探测报警条件，因此监测将影响通过探测器单元的空气的流率的任何情况是重要的。
通过探测器单元的空气的流量可受到许多因素的影响。例如，探测器单元内的采样管或导管可能破裂。这可导致不需要的泄漏，造成流率中的突然增加，或者可导致外部碎屑在管内的积聚，造成流率中的突然降低。因此，流率中的任何突然变化都可指示系统的损坏。
当前的吸气式探测系统通常依赖于通过探测器单元的流率的测量来识别吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。这些系统典型地采用诸如热敏电阻的温度传感器，以便测量通过探测器单元的流率。这些温度传感器是可靠的，但是相对复杂，因为它们需要复杂的处理电路。此外，温度传感器必须在探测系统的制造期间和安装期间都进行校准，以获得针对流率的准确结果。然后随后可能需要常规校准，以确保温度传感器的正确操作。因此，使用温度传感器来确定流率是昂贵的、耗时的，并且给探测系统带来复杂性。
照此，需要一种用于吸气式探测系统的改进的探测器单元，该探测器单元能够确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在吸气式探测系统中使用的探测器单元。探测器单元包括：吸气器，其用于从建筑物的内部沿着至少一根采样管并向探测器单元内抽吸空气；传感器室，其用于分析抽吸到探测器单元中的空气的样本；文丘里导管，空气由吸气器移动通过该文丘里导管，该文丘里导管包括文丘里导管的第一部分和文丘里导管的第二部分，第一部分的横截面区域小于第二部分的横截面区域；压力传感器，其配置成探测在文丘里导管的第一部分中的空气和第二部分中的空气之间的差压；以及控制器，其配置成基于探测到的差压来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。
在吸气式探测系统中，应当确保通过系统的探测器单元的流体流不以任何方式被阻碍。如果流动被阻碍，那么系统的探测能力可能因此被负面地影响。因此，定期监测吸气式探测系统中的任何泄漏和/或堵塞是有利的。在现有技术系统中，泄漏和/或堵塞通常通过确定通过探测器单元的流率来探测。在这些系统中，典型地使用来自探测器单元内的温度传感器的反馈来测量流率。然而，这种技术需要在吸气式探测系统的制造期间和安装期间都校准传感器。此外，基于来自温度传感器的传感器数据确定流率可能相对复杂。相反，本发明的探测器单元利用压力数据来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。特别地，在具有不同横截面区域的文丘里导管的两个部段上测量差压。然后可基于差压确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。由于文丘里效应，探测到的差压通过伯努利原理与流率相关。因此，通过文丘里导管的流率中的突然变化(其可指示吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞)也造成文丘里导管中探测到的差压中的突然变化。因此，可以通过单独监测差压来监测吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。这种确定泄漏和/或堵塞的技术比由现有技术系统使用的技术更简单且更具成本效益，因为数据处理和校准要求大大降低。
吸气器可包括风扇单元，其构造成将空气抽吸到探测器单元中。吸气器可为离心式鼓风机。吸气器可构造成每分钟将至少100升空气抽吸到探测器单元中，可选地每分钟至少500升，并且进一步可选地每分钟至少1000升。吸气器可为固定速度吸气器。也就是说，吸气器可构造成以单一的、基本上恒定的速度操作。吸气器操作的速度可由其中使用吸气器的探测器单元和/或吸气式探测系统的具体构造确定。在其它实施例中，吸气器可为变速吸气器，并且探测器可构造成以单一的、基本上恒定的速度操作吸气器。
探测器单元可为火灾探测器单元、气体探测器单元和/或空气质量探测器单元。吸气式探测系统可为吸气式火灾探测系统、吸气式气体探测系统和/或吸气式空气质量探测系统。
探测器单元可为粒子探测器单元。例如，探测器单元可为烟雾探测器单元。吸气式探测系统可为吸气式烟雾探测系统。传感器室可用于探测空气的样本中烟雾粒子的存在。控制器可配置成从传感器室接收传感器数据。控制器可配置成处理来自传感器室的传感器数据以便确定烟雾粒子的量是否高于预定水平。探测器单元可构造成：如果探测到的烟雾粒子的量高于预定水平，则进入报警状态。特别地，控制器可配置成：如果探测到的烟雾粒子的量高于预定水平，则触发探测器单元中的报警状态。附加地或备选地，探测器单元可为污染物探测器单元。污染物探测器单元可构造成探测诸如一氧化碳、氮氧化物和/或硫氧化物的污染物。传感器室可用于探测空气的样本中污染物的存在。控制器可配置成：如果探测到的污染物的量高于预定水平，则触发探测器单元中的报警状态。
传感器室可包括光学烟雾传感器。光学烟雾传感器可根据光散射原理操作。光学烟雾传感器可包括光源、光吸收器和/或光探测器。光源可为激光器。光探测器可为光电探测器。
文丘里导管可为管子并且文丘里导管的横截面区域可为圆形的。然而，文丘里导管的横截面可不限于圆形形状，并且可为任何给定的形状，诸如矩形、正方形、卵形和/或不规则形。文丘里导管的横截面的形状可沿着其长度变化。文丘里导管包括文丘里导管的第一部分和文丘里导管的第二部分。第一部分的横截面区域小于第二部分的横截面区域。第一部分的横截面可具有与第二部分的横截面相同的形状或不同的形状。
文丘里导管可包括附加部分，诸如第三、第四和第五部分。例如，文丘里导管可包括第三部分，其中，文丘里导管的第二部分可位于第一部分的第一上游端部处，并且该导管的第三部分可位于第一部分的第二下游端部处。文丘里导管的第三部分可具有大于第一部分的横截面区域的横截面区域。文丘里导管的第三部分可具有等于第二部分的横截面区域的横截面区域。
文丘里导管可构造成使得进入导管的空气的压力基本上等于离开文丘里导管的空气的压力。照此，文丘里导管可构造成使得在文丘里导管的第二部分和第三部分之间的压差基本上为零。
文丘里导管可构造成使得流过文丘里导管的空气保持基本上层流并且不在文丘里导管内形成湍流区。
作为文丘里效应的结果，与在收缩部之前或之后的流体的压力相比，通过收缩部的流体的压力将减小。因此，通过文丘里导管的第一部分的空气的压力小于通过文丘里导管的第二部分的空气的压力。探测器单元可构造成使得文丘里导管的第一部分在文丘里导管的第二部分的下游或上游。术语“上游”和“下游”应参照通过探测器单元的空气流的正常方向来理解，即当监测空气样本时。因此，探测器单元可构造成使得当空气通过文丘里导管的第一部段和第二部段时空气的压力减小，或者它可构造成使得当空气通过文丘里导管的第一和第二部段时空气的压力增加。
压力传感器配置成探测在文丘里导管的第一部分中的空气和文丘里导管的第二部分中的空气之间的差压。差压可为在文丘里导管的第一部分中的空气和文丘里导管的第二部分中的空气之间的压力上的差值。压力传感器可与文丘里导管的第一部分和第二部分两者中的空气连通。压力传感器可为例如压力计。压力传感器可配置成连续地探测差压。备选地，压力传感器可配置成周期性地探测差压，例如以每分钟至少一次、可选地每10秒至少一次、并且进一步可选地每秒至少一次的间隔探测差压。压力传感器可配置成例如在周期性的基础上(诸如每五秒一次、每10秒一次或每30秒一次)将探测到的差压传送到控制器。
控制器配置成基于探测到的差压来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。探测到的差压可指示通过文丘里导管的流率。探测到的差压和通过文丘里导管的流率之间的关系可根据文丘里效应和伯努利原理限定。吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞可造成通过文丘里导管的流率的变化。照此，探测到的差压的变化可指示吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。控制器可包括处理器和用于存储由处理器执行的指令的存储器。存储器可配置成存储用于基于探测到的压差确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的指令。处理器可配置成基于探测到的差压来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。控制器可包括中央处理单元(CPU)。控制器可配置成例如使用其存储器来存储探测到的差压。
另外，控制器可配置成基于差压计算通过文丘里导管的空气的流率。计算可周期性地执行，例如每5秒、10秒或30秒一次。处理器可配置成基于存储在控制器的存储器中的指令来确定通过文丘里导管的流率。控制器可配置成例如使用其存储器来存储通过导管的确定的流率。
控制器可配置成确定在给定时间段内流率或探测到的差压中的变化。例如，控制器可配置成确定在至少5秒、至少10秒或至少30秒的时段内探测到的差压中的变化。该变化可为百分比变化。控制器可配置成确定相对于在给定时间段期间探测到的差压的上界、中点或下界的探测到的差压中的百分比变化。该变化可为变化范围，例如在该时段期间最大差压和最小差压之间的差值。附加地或备选地，控制器可配置成确定作为与诸如预定差压或在较长时段内的平均差压的预期值的偏差的变化。控制器可配置成例如使用其存储器来存储探测到的差压中的确定的变化。
空气可通过一根或多根采样管馈送到探测器单元中。如果这些采样管损坏，则通过吸气式探测系统的空气的流动可能中断。例如，一根或多根采样管的损坏可能在采样管中形成不需要的开口。该开口可造成采样管中的一部分空气泄漏，这可由于由泄漏造成的压力中的变化而引起通过探测器单元的更快的空气流率。备选地，开口可使一根或多根采样管内的空气暴露于碎屑，该碎屑可通过开口进入一根或多根采样管。如果该碎屑积聚在采样管内，它可能阻碍空气通过采样管的流动并形成堵塞，从而造成探测器单元中的空气流率中的减小。空气流率中的这种变化也可能由于对探测器单元的(多根)导管造成的任何损坏而发生。照此，通过探测器单元的空气流的任何显著变化都可指示吸气式探测系统的损坏。如先前所解释，在文丘里导管中探测到的差压可指示通过文丘里导管的流率。因此，探测到的差压的任何显著变化也可指示吸气式探测系统的损坏。
探测器单元中的空气流率中的小的变化可被预期。例如，探测器单元中的空气流率可取决于放置探测器单元的房间的环境温度或压力。因此，探测到的差压中的小的变化也可被预期。结果，探测器单元中探测到的差压中的轻微变化可能不表明吸气式探测系统被损坏。
控制器可配置成将探测到的差压中的确定的变化与预定阈值进行比较。预定阈值可为探测到的差压中的变化的值，其指示吸气式探测系统的损坏，诸如泄漏和/或堵塞。由于可通过探测到的差压增加或减小来指示损坏，控制器可配置成将探测到的差压中的变化的幅度与预定阈值进行比较。
预定阈值可在20％至40％之间，优选地约30％。预定阈值可与相对于在给定时间段期间探测到的差压的上界、中点或下界测量的差压中的百分比变化的上限相关。附加地或备选地，预定阈值可与相对于预期差压或平均差压(诸如均值差压或校准差压)测量的差压中的百分比变化的上限相关。预定阈值可根据系统的特定实现方式而变化，和/或可根据探测器单元和/或吸气式探测系统所处的环境来设置。预定阈值可独立于差压中的任何预期值。也就是说，可不参照差压中的任何预期值来确定预定阈值。因此，预定阈值可指示两个连续差压测量值之间的比较，而不是差压测量值和预期差压之间的比较。以这种方式，吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的探测可不依赖于压力传感器的精度。
预定阈值可对应于在给定时间段内流率中的百分比变化的上限，例如，预定阈值可对应于10％至20％、优选地约15％的流率中的百分比变化。附加地或备选地，控制器可配置成确定在给定时间段内流率中的变化。控制器可配置成将流率中的变化与流率中的预定阈值进行比较。流率中的预定阈值可为在10％至20％之间、优选地约15％的流率中的百分比变化。
控制器可配置成：如果差压中的探测到的变化超过预定阈值，则生成警报，例如可听和/或可视警报。探测器单元可包括LED灯，并且控制器可配置成通过LED灯指示警报。附加地或备选地，探测器单元可包括扬声器，并且控制器可配置成通过扬声器将警报指示为声音。探测器单元可包括显示器，并且可构造成经由显示器向用户传送警报。探测器单元可包括无线收发器。无线收发器可与控制器通信。控制器可使用无线收发器将警报传送到远程单元。控制器可将警报作为例如射频信号、Wi-Fi信号和/或红外信号来传送。以这种方式，用户可关于吸气式探测系统内的任何潜在故障被迅速告知。
探测器单元可包括主导管和/或采样导管。采样导管可构造成向传感器室提供空气，并且主导管的旁路部分可绕过传感器室。主导管可
将吸气器连接到探测器单元的出口。主导管的旁路部分可构造成接收5进入探测器单元的大部分空气。例如，主导管的旁路部分可构造成接
收进入探测器单元的空气的至少90％，诸如在95％至99％之间。采样导管可构造成向传感器室提供空气。采样导管可构造成接收进入探测器单元的空气的小比例，例如采样导管可构造成接收进入探测器单元
的空气的少于10％，诸如在1％至5％之间。采样导管可在吸气器下游0的位置处从主导管上分支出，并且可在探测器单元的出口上游的位置
处重新并入主导管。主导管的旁路部分可为在采样导管的分支部和重新并入部之间的主导管的部分。优选地，分支部或重新并入部的上游或下游的主导管包括文丘里导管，该文丘里导管包括第一和第二部
分。然而，采样导管可包括文丘里导管，该文丘里导管包括第一和第5二部分。
探测器单元可包括出口，空气通过该出口离开探测器单元。文丘里导管可邻近探测器单元的出口定位。例如，文丘里导管可在探测器单元的出口的上游紧邻处。
探测器单元可包括一个或多个入口，空气例如从一根或多根采样0管通过所述入口进入探测器单元。文丘里导管可邻近探测器单元的入
口中的一个定位。例如，文丘里导管可在探测器单元的入口的上游或下游紧邻处。
文丘里导管可定位在探测器单元的入口和出口之间的中点处，例如如上所述。
5探测器单元可包括一个或多个过滤器，以用于从进入传感器室的
空气中去除碎屑。一个或多个过滤器可定位在传感器室的上游。碎屑可包括大粒子，诸如灰尘等，如果存在于传感器室中，这些粒子可能干扰传感器室的正常功能。一个或多个过滤器可防止碎屑进入传感器室，从而确保传感器室能够正常工作。
在示例性实施例中，可提供吸气式探测系统。吸气式探测系统可包括探测器单元和一根或多根采样管。吸气式探测系统可构造成使得空气经由采样管抽吸到探测器单元中。探测器单元可为第一方面的探测器单元，并且可包括本文中参照第一方面的探测器单元描述的任何特征。在这种情况下，探测器单元的吸气器可将空气经由采样管抽吸到探测器单元中。
吸气式探测系统可用于安装在建筑物中。吸气式探测系统可延伸横跨建筑物的一个或多个房间。例如，采样管可用于安装在建筑物内的多个房间中。采样管可彼此间隔开，例如彼此间隔开至少1m、至少2m或至少5m的距离。每根采样管可包括多个采样孔。采样管可构造成使得空气通过采样孔抽吸到采样管中。
根据本发明的第二方面，提供了一种使用探测器单元来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的方法。该方法包括：使用探测器单元的吸气器通过探测器单元的文丘里导管从建筑物的内部抽吸空气，该文丘里导管包括文丘里导管的第一部分和文丘里导管的第二部分，其中，第一部分的横截面区域小于第二部分的横截面区域；探测在文丘里导管的第一部分中的空气和文丘里导管的第二部分中的空气之间的差压；以及基于探测到的差压确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。
该方法可包括使用风扇单元和/或离心式鼓风机将空气抽吸到文丘里导管中。该方法可包括每分钟将至少100升空气抽吸到探测器单元中，可选地每分钟至少500升，并且进一步可选地每分钟至少1000升。
该方法可用于使用烟雾探测器单元来确定吸气式烟雾探测系统中的泄漏和/或堵塞。该方法可包括探测空气流中的烟雾粒子的量。该方法可包括确定烟雾粒子的量是否高于预定水平。该方法可包括：如果探测到的烟雾粒子的量高于预定水平，则触发探测器单元中的报警状态。
该方法可包括使用光学烟雾传感器来确定空气流中的烟雾粒子的量。该方法可包括使用光散射原理来确定空气流中的烟雾粒子的量。
该方法可包括将空气抽吸通过具有圆形横截面区域的管形文丘里导管。然而，文丘里导管的横截面可不限于圆形形状，并且可为任何给定的形状，诸如矩形、正方形、卵形和/或不规则形。导管的横截面的形状可沿着其长度变化。文丘里导管包括文丘里导管的第一部分和文丘里导管的第二部分。第一部分的横截面可具有与第二部分的横截面相同的形状或不同的形状。
该方法可包括在将空气抽吸通过文丘里导管的第二部分之前将空气抽吸通过文丘里导管的第一部分，或者反之亦然。
该方法可包括使用诸如压力计的压力传感器来探测在文丘里导管的第一部分中的空气和文丘里导管的第二部分中的空气之间的差压。该方法可包括将压力传感器放置在文丘里导管的第一部分和第二部分两者中与空气连通。该方法可包括连续地探测差压。备选地，该方法可包括周期性地探测差压，例如以每分钟至少一次、可选地每10秒至少一次、并且进一步可选地每秒至少一次的间隔探测差压。该方法可包括将探测到的差压传送到探测器单元的控制器。
该方法可包括使用探测器单元的控制器来确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。该方法可包括将用于确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的指令存储在控制器的存储器中。该方法可包括使用控制器的处理器来基于探测到的差压确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。该方法可包括周期性地将探测到的差压存储在控制器中，例如存储在控制器的存储器中。该方法可包括使用控制器基于探测到的差压确定通过文丘里导管的空气的流率。该方法可包括将确定的流率存储在控制器的存储器中。
该方法可包括确定在给定时间段内探测到的差压中的变化。例如，该方法可包括确定在至少5秒、至少10秒或至少30秒的时段内探测到的差压中的变化。该方法可包括确定相对于在给定时间段期间探测到的差压的上界、中点或下界的探测到的差压中的百分比变化。该方法可包括将探测到的差压中的确定的变化存储在例如控制器的存储器中。
该方法可包括通过一根或多根采样管将空气馈送到探测器单元中。
该方法可包括将探测到的差压中的确定的变化与预定阈值进行比较。预定阈值可为探测到的差压中的变化的值，该值被认为指示对吸气式探测系统的损坏，特别是吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。由于损坏可由空气流率增加或减小以及因此差压增加或减小来指示，该方法可包括将探测到的差压中的变化的幅度与预定阈值进行比较。
该方法可包括使用20％至40％之间、优选地约30％的预定阈值。该方法可包括使用预定阈值，该预定阈值与相对于在给定时间段期间探测到的差压的上界、中点或下界测量的差压中的百分比变化的上限相关。附加地或备选地，该方法可包括使用预定阈值，该预定阈值与相对于诸如均值差压或校准差压的平均差压测量的差压中的百分比变化的上限相关。该方法可包括根据探测器单元和/或吸气式探测系统所处的环境来设置预定阈值。
该方法可包括使用对应于在给定时间段内流率中的百分比变化的上限的预定阈值，例如，该方法可包括使用对应于10％至20％、优选地约15％的流率中百分比变化的预定阈值。附加地或备选地，该方法可包括确定在给定时间段内流率中的变化。该方法可包括将流率中的变化与流率中的预定阈值进行比较。该方法可包括使用流率中的预定阈值，该预定阈值是在10％至20％之间、优选地约15％的流率中的百分比变化。
该方法可包括：如果确定的差压中的探测到的变化超过预定阈值，则生成警报，例如可听和/或可视警报。该方法可包括通过探测器单元的LED灯指示警报。附加地或备选地，该方法可包括通过探测器单元的扬声器将警报指示为声音。该方法可包括经由探测器单元的显示器将警报传送到用户。该方法可包括使用探测器单元的无线收发器将警报传送到远程单元。该方法可包括将警报作为例如射频信号、Wi-Fi信号和/或红外信号来传送。
该方法可包括将空气抽吸通过将吸气器连接到探测器单元的出口的主导管和/或将吸气器连接到探测器单元的传感器室的采样导管。该方法可包括将进入探测器单元的大部分空气抽吸到主导管的旁路部分中，该旁路部分绕过传感器室。例如，该方法可包括将进入探测器单元的空气的至少90％(诸如在95％至99％之间)抽吸到主导管的旁路部分中。该方法可包括将进入探测器单元的少量空气抽吸到采样导管中，例如，该方法可包括将进入探测器单元的空气的少于10％(诸如在1％至5％之间)抽吸到采样导管中。优选地，主导管包括文丘里导管，该文丘里导管包括第一和第二部分。然而，采样导管可包括文丘里导管，该文丘里导管包括第一和第二部分。
该方法可包括将空气抽吸通过探测器单元的出口。文丘里导管可邻近探测器单元的出口定位。例如，文丘里导管可定位在探测器单元的出口的上游紧邻处。该方法可包括将空气例如从一根或多根采样管抽吸通过探测器单元的一个或多个入口。文丘里导管可邻近探测器单元的入口中的一个定位。例如，文丘里导管可定位在探测器单元的入口的上游或下游紧邻处。文丘里导管可定位在探测器单元的入口和出口之间的中点处。
该方法可包括使用一个或多个过滤器以从进入探测器单元的传感器室的空气中去除碎屑。一个或多个过滤器可定位在传感器室的上游。
第二方面的方法可使用如本文中参照第一方面详述的探测器单元来执行。
根据另一方面，可提供一种方法，该方法包括提供、构造和/或操作如本文中参照第一方面详述的系统。
附图说明
现在将仅以示例的方式并参照附图描述本公开的某些实施例，在附图中：
图1示出了吸气式烟雾探测系统的示意图；以及
图2示出了吸气式烟雾探测系统的主导管的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了吸气式探测系统2。系统2可包括探测器单元4和用于将空气馈送到探测器单元4中的多根采样管6。采样管6可各自连接到探测器单元4的相应入口8，其中每个入口8延伸穿过探测器单元4的外壳10。虽然图1的吸气式探测系统2仅示出有两根采样管6，但是将意识到，系统2可包括任意数量的采样管6。吸气式探测系统2可位于建筑物的单个房间或多个房间内，并且可用于探测(多个)房间中烟雾的存在。
采样管6可各自包括多个采样孔12，空气可通过所述采样孔进入采样管6。空气由吸气器14抽吸到采样管6中。如图1中所示，吸气器14可形成探测器单元4的一部分。吸气器14可为风扇单元和/或离心式鼓风机。吸气器14可构造成每分钟将大量空气抽吸到探测器单元4中以确保快速探测报警条件。例如，吸气器14可构造成每分钟将高达1000升的空气抽吸到探测器单元4中。
探测器单元4包括传感器室16，用于接收抽吸到探测器单元4中的空气的一部分。传感器室16可包括用于探测报警条件的传感器。例如，传感器室16可包括烟雾传感器(图1中未示出)，其可配置成探测通过传感器室16的空气中烟雾的存在。烟雾传感器可为配置成探测少量烟雾的高灵敏度传感器。例如，烟雾传感器可为光学烟雾传感器，并且可包括光发射器、光吸收器和光电探测器。烟雾传感器可基于光散射原理探测烟雾的存在，其中，由光电探测器探测到光指示烟雾的存在。备选地，传感器室可包括SOx传感器、CO传感器和/或NOx传感器。
传感器室16可连接到探测器单元4的控制器18。控制器18可从传感器室16接收传感器数据，并且可配置成处理传感器数据以确定是否应当发出报警。控制器18可配置成：如果传感器数据指示空气中的烟雾粒子的量高于预定水平，则触发探测器单元4中的报警状态。在报警状态下，控制器18可触发可听和/或可视报警。控制器18可包括处理器和/或存储器。处理器可配置成处理和分析传感器数据，并且存储器可配置成存储传感器数据。
如图1中所示，探测器单元4可包括主导管20和采样导管22。主导管20可将吸气器14连接到探测器单元4的出口24。采样导管22可在吸气器14下游的点处从主导管20中分支出，并且可将主导管20连接到传感器室16。照此，通过探测器单元4的空气的一部分可通过采样导管22并进入传感器室16，而空气的剩余部分可通过主导管20的旁路部分到达出口24。通过传感器室16的空气的部分可比通过主导管20的空气的部分少得多。这是因为传感器室中的传感器可能只能处理一定量的空气，该一定量的空气可能显著少于抽吸到探测器单元中的空气的量。例如，主导管20可接收进入探测器单元4的95％-99％的空气，而采样导管22可接收进入探测器单元4的仅1％-5％的空气。
探测器单元4可包括位于采样导管22内的过滤器24。过滤器24可用于在空气流进入传感器室16之前从空气流中去除任何灰尘和碎屑。
在图示实施例中，主导管20的旁路部分包括第一部分26和第二部分28，它们在主导管20内形成文丘里导管。在图1的探测器单元4中，第一部分26在第二部分28的下游。主导管20的第一部分24和第二部分26在图2中进一步详细地示出。虽然第一部分26和第二部分28在图1和图2中示出为主导管20的旁路部分的一部分，但是将意识到，第一部分26和第二部分28可形成探测器单元4内的任何导管的一部分。例如，第一部分26和第二部分28可形成采样导管22的一部分。此外，第一部分26和第二部分28可位于比图1中所示更靠近探测器单元4的出口24处。第一部分26和第二部分28可位于沿着探测器单元4的导管20、22中的每一个的任何点处。
参考图2，第一部分26具有具有横截面区域A1的横截面。第二部分28具有具有横截面区域A2的横截面。第一部分26的横截面区域A1可小于第二部分28的横截面区域A2。第一部分26和第二部分28示出为管子，并且横截面区域A1、A2示出为圆形。因此，在该示例中，第一部分26的半径小于第二部分28的半径。然而，第一部分26和第二部分28可具有任何横截面形状，并且不限于所示的圆柱形。
通过第一部分26的空气流的速度具有第一速率v1，而通过第二部分28的空气流的速度具有第二速率v2。根据质量连续性定理，由于横截面区域A1、A2中的差异，预期速度v1大于速度v2。
由文丘里效应可知，当流体流过流动路径的收缩部段时，发生流体压力中的降低。也就是说，流动路径的收缩部段中的流体的压力将小于流动路径的非收缩部段中的流体的压力。使用伯努利原理，这种压力中的下降可用来确定通过流动路径的体积流率。
根据以上所述，主导管20的第一部分26中的空气的压力P1将因此低于主导管20的第二部分28中的空气的压力P2，并且在第一部分26和第二部分28之间将存在差压ΔP。为了测量该差压ΔP，探测器单元4包括压力传感器30，该压力传感器30与第一部分26和第二部分28两者中的空气连通。压力传感器30可为例如压力计。压力传感器30配置成将差压传感器数据传送到控制器18。压力传感器30可配置成在周期性的基础上(诸如每秒一次、每10秒一次或每30秒一次或任何其它间隔)将差压传感器数据传送到控制器18。控制器18可配置成基于差压传感器数据确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。例如，控制器18的存储器可存储用于基于差压确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的指令，并且控制器18的处理器可配置成执行这些指令。控制器18还可配置成基于探测到的差压来确定通过主导管20的空气的流率。控制器18的存储器可配置成存储差压数据和/或确定的流率。
对于吸气式探测系统2来说，保持空气通过系统2的稳定且快速移动的流动是至关重要的。如果流动被中断或以任何方式改变，这可影响探测器单元4的探测能力。通过探测器单元4的空气的流率中的显著变化可指示吸气式探测系统2内的故障，诸如泄漏和/或堵塞。例如，如果采样管12被损坏，则不需要的碎屑可能能够进入管12。这些碎屑可呈例如昆虫的形式。如果足够多的碎屑进入采样管12，则可能发生堵塞，从而阻碍通过系统2的空气流动并阻止探测器单元4的正常操作。备选地，采样管12或导管20、22中的断裂可产生管中压力中的不平衡，并造成流量显著增加。照此，空气流量中的突然增加和突然减少都可指示系统2内的问题。然而，预计空气流量会有小的变化。例如，由于吸气式探测系统2所在的(多个)房间的环境温度中的变化，这种情况可能发生。
如上文所提及，通过主导管20的流率与主导管20的第一部分26和第二部分28之间的差压有关。照此，流率中的任何变化将造成差压中的相应变化。因此，由压力传感器30探测到的差压可用来确定吸气式探测系统2中的泄漏和/或堵塞。例如，差压中的突然变化可指示吸气式探测系统2中的泄漏和/或堵塞。
控制器18可配置成确定在给定时间段内(例如在5秒、10秒或30秒的时段内)探测到的差压中的百分比变化。控制器18可配置成例如在其存储器中存储探测到的差压中的确定的百分比变化。控制器18可配置成将探测到的差压中的确定的百分比变化与预定阈值进行比较。预定阈值可为指示系统2内的故障的值。例如，约30％或更大的百分比变化(增加或减小)可被认为指示吸气式探测系统2内的故障，诸如泄漏和/或堵塞。照此，预定阈值可设置为约30％。
基于探测到的差压，特别是基于探测到的差压中的确定的百分比变化，控制器18可配置成生成警报。如果探测到的差压中的确定的百分比变化高于预定阈值，则控制器18可生成警报。警报可为可听警报、可视警报或无线传输的通知中的一种或多种。例如，探测器单元4可包括LED灯和/或显示器，并且可通过LED灯和/或显示器可视地显示警报。附加地或备选地，探测器单元4可包括扬声器，并且警报可通过扬声器来播报。探测器单元4可包括与控制器18通信的无线收发器。控制器18可配置成将警报传送到无线收发器，并且无线收发器又可配置成将警报传送到诸如智能手机、平板电脑和/或控制面板的远程设备。
因此，提供了一种改进的探测器单元4，其利用通过其导管20、22之一的压力中的预期变化，以便确定在其中使用探测器单元4的吸气式探测系统2中的任何泄漏和/或堵塞。因此，本发明的探测器单元4提供了确定吸气式探测系统2中的泄漏和/或堵塞的简单且有效的方式，这是对确定吸气式探测系统2中的泄漏和/或堵塞的更昂贵、复杂和耗时的当前方法的有利备选方案。

Claims (15)

1.一种用于在建筑物内的吸气式探测系统中使用的探测器单元，包括：
吸气器，其用于从所述建筑物的内部沿着至少一根采样管并向所述探测器单元内抽吸空气；
传感器室，其用于分析抽吸到所述探测器单元中的所述空气的样本；
文丘里导管，所述空气由所述吸气器移动通过所述文丘里导管，所述文丘里导管包括所述文丘里导管的第一部分和所述文丘里导管的第二部分，所述第一部分的横截面区域小于所述第二部分的横截面区域；
压力传感器，其配置成探测在所述文丘里导管的所述第一部分中的所述空气和所述第二部分中的所述空气之间的差压；以及
控制器，其配置成基于所探测到的差压来确定所述吸气式探测系统内的泄漏和/或堵塞。
2.根据权利要求1所述的探测器单元，其中，所述控制器配置成确定在给定时间段内所探测到的差压中的百分比变化。
3.根据权利要求2所述的探测器单元，其中，所述控制器配置成将所探测到的差压中的所确定的百分比变化与预定阈值进行比较。
4.根据权利要求3所述的探测器单元，其中，所述预定阈值在20％至40％之间的任意位置。
5.根据权利要求3或4所述的探测器单元，其中，所述控制器配置成：如果所探测到的差压中的所述百分比变化超过所述预定阈值，则生成警报。
6.根据权利要求5所述的探测器单元，其中，所述警报是可听警报、可视警报和/或无线传输的通知。
7.根据前述权利要求中任一项所述的探测器单元，其中，所述文丘里导管包括将所述吸气器连接到所述探测器单元的出口的主导管或将所述吸气器连接到所述传感器室的采样导管的一部分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的探测器单元，其中，所述文丘里导管位于紧邻所述探测器单元的出口处。
9.根据前述权利要求中任一项所述的探测器单元，其中，所述探测器单元是烟雾探测器单元，并且所述吸气式探测系统是吸气式烟雾探测系统。
10.一种吸气式探测系统，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的探测器单元；以及
一根或多根采样管，其用于将空气供应到所述探测器单元；
其中，所述吸气器构造成经由所述采样管将空气抽吸到所述探测器单元中。
11.一种用于使用探测器单元确定吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞的方法，所述方法包括：
使用探测器单元的吸气器通过探测器单元的文丘里导管从建筑物的内部抽取空气，所述文丘里导管包括所述文丘里导管的第一部分和所述文丘里导管的第二部分，其中，所述第一部分的横截面区域小于所述第二部分的横截面区域；
探测在所述文丘里导管的所述第一部分中的所述空气和所述文丘里导管的所述第二部分中的所述空气之间的差压；以及
基于所探测到的差压确定所述吸气式探测系统中的泄漏和/或堵塞。
12.根据权利要求11所述的方法，包括确定在给定时间段内所探测到的差压中的百分比变化。
13.根据权利要求12所述的方法，包括将所探测到的差压中的所确定的百分比变化与预定阈值进行比较。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：如果所探测到的差压中的所确定的百分比变化高于所述预定阈值，则生成警报。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，包括通过所述探测器单元的主导管和采样导管抽吸空气，其中，所述主导管或所述采样导管包括具有所述第一和第二部分的所述文丘里导管。
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