Vynález se týká hlásiče požáru s optickým modulem obsahujícím zdroj světla, měřicí komoru a přijímač světla, s teplotním čidlem, s přídavným čidlem pro alespoň jeden požární plyn a s vyhodnocovací elektronikou pro společné zpracování signálů jednotlivých čidel.
Dosavadní stav techniky
U hlásičů požáru tohoto druhu, které jsou označovány jako vícenásobné hlásiče požáru nebo hlásiče s více čidly, slouží optický modul k detekci kouře a teplotní čidlo k detekci tepla vznikají15 čího při vzniku požáru, Optický modul může měřit světlo vyzářené zdrojem světla a rozptýlené nebo zeslabené částicemi kouře. V prvním případě se jedná o optický modul hlásiče rozptýleného světla a v druhém případě o optický modul hlásiče pohlceného nebo procházejícího světla. V obou případech je optický modul vytvořen tak, že do měřicí komory nemůže vůbec vnikat rušivé cizí světlo a naopak velmi snadno vnikat kouř. Teplotní Čidlo slouží jak ke zvýšení citlivosti, tak i ke zlepšení zajištění vyhlášení poplachu hlásičem rozptýleného světla. Hlásič rozptýleného světla s teplotním čidlem je známý například ze spisu EP-A-0 654 770.
Hlásiče rozptýleného světla a hlásiče procházejícího světla jsou mimořádně citlivé a mohou detekovat požáry s vysokou jistotou. Tato vysoká citlivost však může v určitých případech způsobit vznik planých poplachů, což je nežádoucí z mnoho důvodů, protože, nehledě na to, že plané poplachy, alespoň částečně sníží pozornost příslušného bezpečnostního personálu, požadují hasiči a/nebo policie ve většině zemí za nasazení při planých poplaších odškodnění, které za určitých okolností s počtem planých poplachů progresivně stoupá. Z tohoto důvodu má v současné době u hlásičů požáru jistota proti vyvolání planých poplachů velmi velkou prioritu.
30
Úkolem vynálezu je vylepšit jistotu hlásiče požáru vůči planým poplachům při současném zkrácení doby jejich reakce, přičemž je současně nutno dosáhnout homogenní reakce hlásiče požáru. Homogenní reakce hlásiče požáru znamená, že hlásič požáru bude reagovat na různý oheň přibližně stejně, a nikoli najeden typ ohně extrémně rychle a na jiný typ extrémně pomalu nebo vůbec ne.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje hlásič požáru s optickým modulem, obsahujícím zdroj světla, měřicí komoru a přijímač světla, s teplotním čidlem, s přídavným čidlem pro alespoň jeden požární plyn a s vyhodnocovací elektronikou pro společné zpracování signálů jednotlivých čidel, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vyhodnocovací elektronika je vytvořena pro diagnózu příslušného druhu požáru na základě předem určených dat zkušebních požárů a pro zvolení příslušného algo45 ritmu specifického pro danou aplikaci pro zpracování signálů z čidel na základě této diagnózy.
Podle prvního výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu obsahuje vyhodnocovací elektronika takzvaný fuzzy regulátor, neboli vícehodnotový regulátor, pro provádění uvedeného společného zpracování.
Podle evropské normy EN-54 existuje šest následujících různých zkušebních požárů TF:
- TF 1: požár při hoření dřeva
- TF2: tlecí požár při hoření dřeva
- 1 CZ 301163 B6
- TF3: doutnavý tlecí požár
- TF4: požár při hoření pěnové hmoty
- TF5: požár při hoření heptanu
- TF6: požár při hoření alkoholu
Optický modul hlásiče požáru podle vynálezu může být vytvořen buď tak, že v měřicí komoře se měří světlo vyzářené zdrojem světla a rozptýlené částicemi kouře, nebo světlo vyzářené zdrojem světla zeslabené Částicemi kouře. V prvním případě se jedná o princip detekce hlásičem rozptýleného světla a v druhém případě o princip detekce hlásičem procházejícího světla. Přitom hlásič io rozptýleného světla může být vytvořen jako hlásič přímého rozptylu světla nebo hlásič zpětného rozptylu světla. Hlásič zpětného rozptylu světla má tu výhodu, že podle rozptylu při různých úhlech rozptyluje možno zjistit, o jaký druh kouře se jedná, viz spis WO-A-84/01650.
Hlásič požáru s více čidly podle vynálezu, který obsahuje optické čidlo kouře, teplotní čidlo, is čidlo požárního plynu a fuzzy regulátor, a v němž je pro každý druh požáru připraven speciální algoritmus specifický pro danou aplikaci, otevírá možnost podle společného zpracování signálů z čidel ve fuzzy regulátoru detekovat příslušný druh požáru a zvolit vhodný algoritmus. Tím se zlepší jednak jistota proti planým poplachům (robustnost hlásiče požáru), a jednak se může vhodnou volbou specifických algoritmů pro danou aplikaci dosáhnout vyvážené reakce hlásiče požáru.
Kromě toho se otvírá možnost diagnózy určitého druhu problémů, a to tím, že fuzzy regulátor monitoruje, zda často vznikají určité poruchy, ležící dosud pod prahovou hodnotou příslušného poplachu. Fuzzy regulátor může takové poruchy hlásit do ústředny nebo pomocí vhodného komunikačního rozhraní obslužného personálu a tímto způsobem odhalit potenciální zdroje poruch, jejichž příčinou může být špatná aplikace příslušného hlásiče požáru.
Podle druhého výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je fuzzy regulátor vytvořen pro společné zpracování signálů pro koncentraci kouře, pro koncentraci detekovaného kouřového plynu a pro parametr vytvořený z gradientu teploty a z gradientu kouřového plynu.
Podle třetího výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je uvedený parametr tvořen podílem gradientu teploty a gradientu kouřového plynu.
Podle čtvrtého výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je přídavným čidlem požár35 ního plynu čidlo CO (oxidu uhelnatého).
Podle pátého výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je zdroj světla optického modulu vytvořen pro vysílání záření ve vlnovém rozsahu viditelného světla.
Podle šestého výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu leží vlnová délka záření vysílaného zdrojem světla v rozsahu modrého nebo červeného světla a činí zejména 460 nm, popřípadě 660 nm.
Podle dalšího výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je v dráze záření mezi zdro45 jem světla a přijímačem světla uspořádán alespoň jeden polarizační filtr.
Podle dalšího výhodného provedení hlásiče požáru podle vynálezu je tento alespoň jeden polarizační filtr proveden jako takzvaný aktivní polarizátor s elektricky přestavíte lnou polarizační rovinou.
Aktivní polarizátor je s výhodou tvořen zobrazovacím prostředkem s tekutými kry staly, jehož polarizační rovina je přestavitelná připojením napětí.
. ? CZ 301163 B6
Podle ještě dalšího výhodného provedení jsou optický modul a vyhodnocovací elektronika vytvořeny pro určení stupně polarizace záření ze zdroje světla rozptýleného v měřicí komoře při měření koncentrace kouře.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiloženého výkresu, na němž io obr. 1 znázorňuje schematicky hlásič požáru podle vynálezu a obr. 2 zjednodušené blokové schéma zpracování signálů.
Příklady provedení vynálezu
Hlásič I požáru, znázorněný na obr. 1 v axiálním řezu, je v podstatě proveden jako optický hlásič kouře rozšířený o přídavná čidla pro zjišťování charakteristických veličin požáru a je označován jako hlásič rozptýleného světla. Protože takové optické hlásiče jsou obecně známé, nebudou zde blíže popisovány. V této souvislosti se pouze poukazuje na spisy EP-A-0 616 305 a EP-A20 0 821 330. Optický hlásič kouře může být hlásičem pohlceného světla nebo hlásičem procházejícího světla, jak je popsáno například ve spise EP-A-1 017 034.
Znázorněný hlásič 1 požáru sestává, jak je obvyklé, z vložky 2, která může být upevněna na neznázoměném soklu upevněném s výhodou na stropě monitorovaného prostoru, a z krytu 3 zakrývajícího vložku 2, který je v oblasti své vypouklé části směřující v provozním stavu hlásiče I požáru do monitorovaného prostoru opatřen vstupními otvory 4 kouře. Vložka 2 obsahuje v podstatě základní těleso ve tvaru krabice, na jehož straně přivrácené k vypouklé části krytu 3 je uspořádán optický modul 5, a na jehož straně přivrácené k soklu je uspořádána vyhodnocovací elektronika 6.
světla a přijímač 8 světla, která je odstíněna pomocí neznázoměných prostředků od cizího světla zvenčí. Optické osy zdroje 7 světla, tvořeného infračervenou světelnou diodou (IRED) nebo červenou nebo modrou světelnou diodou (LED), a přijímače 8 světla jsou vůči sobě zalomeny, přičemž tímto průběhem a clonami se zabráni tomu, aby světelné paprsky na své přímé dráze mohly dospět ze zdroje 7 světla do přijímače 8 světla. Zdroj 7 světla vysílá krátké intenzivní světelné impulsy do středové části měřicí komory 9, přičemž přijímač 8 světla „vidí“ tuto středovou část měřicí komory 9, avšak nikoli zdroj 7 světla.
Světlo vyslané zdrojem 7 světla se kouřem vniklým do rozptylovacího prostoru rozptýlí a část tohoto rozptýleného světla dopadne na přijímač 8 světla. Tímto způsobem vytvořený signál přijímače 8 světlaje zpracován vyhodnocovací elektronikou 6, Při zpracování se signál z přijímače 8 světla známým způsobem porovná s prahovou hodnotou poplachu a s alespoň jednou prahovou hodnotou předběžného poplachu signálem z přijímače 8 světla vydá na výstupu 10 poplašný signál. Přitom je inteligentním zpracováním signálu zaručeno, vydání poplašného signálu nastane při co možná nejnižších hodnotách kouře, aniž by však přitom došlo k neakceptovatelnému planému poplachu.
V dráze paprsků mezi zdrojem 7 světla a přijímačem 8 světla může být uspořádán takzvaný aktivní polarizátor 11, to znamená polarizátor s otočnou polarizační rovinou, aby bylo možno měřit rozptyl světla v obou polarizačních rovinách. Tento aktivní polarizátor Uje s výhodou tvořen elektronickou polarizační deskou s tekutým krystalem, která při připojení napětí pootočí svoji polarizační rovinu o 90°. Měření stupně polarizace, to znamená polarizovaného rozptýleného světla v obou polarizačních rovinách, může zkrátit reakci hlásiče I požáru na určitý zkušební požár, a tím dosáhnout jeho homogenní reakce.
-3CZ 301163 B6
Jakje dále možno z obr. 1 seznat, obsahuje hlásič 1 požáru kromě optického modulu 5 ještě dvě další čidla pro snímání charakteristických veličin požáru, a sice CO-čidlo 12 (všeobecně: čidlo požárního plynu) a teplotní čidlo J_3. Vhodným CO-čidlem 12 je čidlo popsané ve spise EP-B-5 0 612 408 (viz rovněž spis EP-A-0 803 850) a jako teplotní čidla se osvědčily termistory NTC (viz hlásiče požáru PolyRex systému hlášení požáru AlgoRex-PolyRex a AlgoRex, které jsou zapsanými obchodními značkami firmy Siemens Building Technologies AG, Cerberus Division, dříve Cerberus AG).
ío Teoretické úvahy a praktické pokusy s požáry ukázaly korelace mezi změřenými parametry požáru pomocí různých čidel optického modulu 5, to znamená pomocí CO-čidel Γ2 a teplotních čidel 13, shrnuté v následující tabulce. Samozřejmě se jako další parametry požáru ještě měří množství kouře a koncentrace kouře, to znamená, že jde o známou funkci optického hlásiče kouře, a tudíž optického modulu 5.
Parametr
požáru |
TF1 |
TF2 |
TF3 |
TF4 |
TF3 |
TF6 |
Koncentrace
CO |
velká |
malá |
velmi velká |
malá |
malá |
Malá |
Oťtdient CO/gradient T |
atřcdní |
malý |
malý |
«třednl |
velký |
velký |
Gradient T |
velmi velký |
malý |
malý |
velký |
velmi velký |
velmi velký |
Stupeň
polarizace |
velmi velký |
malý |
malý |
velký |
velmi velký |
malý |
Z tabulky jsou patrné následující výsledky:
* Koncentrace CO se hodí lépe než všechny ostatní parametry k dřívější detekce TF3 a koreluje zde s koncentrací kouře.
* Podíl gradientu CO a gradientu teploty je velmi dobře vhodný pro dřívější detekci TF5 a TF6 a koreluje zde se stoupáním teploty.
* Stoupání teploty je velmi vhodné pro dřívější detekci TF1, TF5 a TF6 a koreluje s výjimkou TF6 (bez kouře) se stupněm polarizace.
Tento výsledek je možno interpretovat tak, že požáry, které vydávají více tepla, vydávají dosti malé aerosolové částečky. Korelace mezi stoupáním teploty a stupněm polarizace může být využita jako potvrzení poplachu, a tudíž pro zvýšení robustnosti hlásiče.
Tabulka mimoto ukazuje, že podle parametru koncentrace CO, podílu gradientu CO a gradientu T, jakož i koncentrace kouře, je možno, jednotlivě diagnostikovat všech šest druhů požárů.
To znamená, že pomocí těchto parametrů je možno jednoznačně rozpoznat označení požáru. Parametry koncentrace CO, podílu gradientu CO a gradientu T, jakož i koncentrace kouře, rovněž umožňují určení druhu požáru, avšak s výjimkou TF6, který podle těchto parametrů nemůže být rozpoznán. Měření stupně polarizace má navíc tu výhodu, že i v případech, kde teplota nestoupne dostatečně rychle, může být rozpoznán druh požáru. Tento případ může nastat na příklad ve vysokých prostorách.
Jakje schematicky znázorněno na obr. 2, jsou signály ze tri čidel, to znamená z optického modulu 5 pro koncentraci kouře a stupeň polarizace, z CO-Čidla J2 a z teplotního 13, přiváděny do diagnostického stupně Í4 tvořícího součást vyhodnocovací elektroniky 6 a obsahujícího v podsta45 tě fuzzy regulátor. V tomto diagnostickém stupni U se signály z jednotlivých čidel sdružují a analyzují a z této analýzy se určí druh požáru. Nakonec se pro tento příslušný druh požáru zvolí vhodný algoritmus a použije pro vyhodnocení signálů z Čidel. Jak již bylo uvedeno, může být fuzzy regulátor použit i pro diagnostické účely a pro zobrazení problémů.
-4CZ 301163 B6
Optický modul 5 hlásiče I požáru podle vynálezu odpovídá funkčně obvyklému hlásiči rozptýleného světla s přímým rozptylem nebo zpětným rozptylem, nebo hlásiči rozptýleného světla s přímým rozptylem nebo zpětným rozptylem nebo hlásiči pohlceného nebo procházejícího světla.
Podstatnou součástí hlásiče I požáru podle vynálezu je čidlo pro snímání alespoň jednoho požár5 ního plynu, vytvořené s výhodou jako CO-Čidlo 12.
Je nutno poukázat ještě na to, že naprosto výhodným může být vybavit další typy hlásičů požárů navíc Čidlem požárního plynu, zejména CO-čidlem. Tyto hlásiče požáru jsou provedeny například jako takzvané lineární hlásiče požáru nebo směrové hlásiče, například typu DLO1191 firmy io Siemens Building Technologies AG, Cerberus Division, a hlásiče plamenů, například typu
DF1190 firmy Siemens Building Technologies AG, Cerberus Division.