DK176996B1 - Fire detection system and method for early fire detection - Google Patents

Fire detection system and method for early fire detection Download PDF

Info

Publication number
DK176996B1
DK176996B1 DKPA200701861A DKPA200701861A DK176996B1 DK 176996 B1 DK176996 B1 DK 176996B1 DK PA200701861 A DKPA200701861 A DK PA200701861A DK PA200701861 A DKPA200701861 A DK PA200701861A DK 176996 B1 DK176996 B1 DK 176996B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
radiation
detection system
fire detection
fire
output signal
Prior art date
Application number
DKPA200701861A
Other languages
Danish (da)
Inventor
Sune Sebastian Gyltner
Kristian Stetter
Original Assignee
Intes As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intes As filed Critical Intes As
Priority to DKPA200701861A priority Critical patent/DK176996B1/en
Priority to EP08863840.8A priority patent/EP2235703B1/en
Priority to PCT/EP2008/067509 priority patent/WO2009080581A1/en
Publication of DK200701861A publication Critical patent/DK200701861A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK176996B1 publication Critical patent/DK176996B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions

Abstract

Et branddetektionssystem (16) of fremgangsmåde tjener til tidlig detektion af brand. Systemet er af den art, som omfatter en første strålingsfølsom halvleder (22a,35a) til at måle en første strålingsintensitet ved en første bølgelængde og udsendt fra et område, som er modtageligt for brand, og dannende et første outputsignal repræsenterende den første strålingsintensitet, og mindst en anden strålingsfølsom halvleder (22b,22c,35b,35c) til at måle mindst en anden strålingsintensitet ved mindst en anden bølgelængde og udsendt fra området, som er modtagelig for brand og skabende et anden outputsignal, som repræsenterer den anden strålingsintensitet. Branddetektionssystemet (16) omfatter, at den første strålingsfølsomme halvleder (22a,35a) og den mindst ene anden strålingsfølsomme halvleder (22b,22c,35b,35c) er arrangeret i et foruddefineret mønster, at branddetektionssystemet (16) har midler til at konvertere det første outputsignal til et første temperaturindikerende signal og det mindst anden outputsignal til mindst et anden temperaturindikerende signal, processormidler til at sammenligne det første temperaturindikerende signal med det mindst anden temperaturindikerende signal, som tjener som en kontrol for det første temperaturindikerende signal, en database (21) inkluderende antændelsesdata for materialer på et letantændeligt brandmål, og sammenligningsmidler til at sammenligne de temperaturindikerende signaler med databasen.A fire detection system (16) of method serves for early fire detection. The system is of the kind comprising a first radiation-sensitive semiconductor (22a, 35a) for measuring a first radiation intensity at a first wavelength and emitted from a region susceptible to fire, and forming a first output signal representing the first radiation intensity, and at least one other radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) for measuring at least one other radiation intensity at at least one other wavelength and emitted from the region susceptible to fire and creating a second output signal representing the second radiation intensity. The fire detection system (16) comprises that the first radiation-sensitive semiconductor (22a, 35a) and the at least one other radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) are arranged in a predefined pattern, that the fire detection system (16) has means for converting it first output signal for a first temperature indicating signal and the at least second output signal for at least a second temperature indicating signal, processing means for comparing the first temperature indicating signal with the at least second temperature indicating signal serving as a control for the first temperature indicating signal, a database (21) including ignition data for materials on a flammable fire target, and comparison means for comparing the temperature indicating signals with the database.

Description

DK 176996 B1 iDK 176996 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår et branddetektionssystem af den art, som omfatter en første strålingsfølsom halvleder til at måle en første strålingsintensitet ved en første bølgelængde og udsendt fra et område, der er modtageligt overfor brand og 5 afgivende et første outputsignal, som repræsenterer den første strålingsintensitet, og mindst en anden strålingsfølsom halvleder til at måle mindst én anden strålingsintensitet ved mindst en anden bølgelængde og udsendt fra det brandmodtagelige område, og afgivende mindst et andet outputsignal, som 10 repræsenterer den anden strålingsintensitet.The present invention relates to a fire detection system of the kind comprising a first radiation sensitive semiconductor for measuring a first radiation intensity at a first wavelength and emitted from a region susceptible to fire and emitting a first output signal representing the first radiation intensity. and at least one other radiation-sensitive semiconductor for measuring at least one other radiation intensity at at least a different wavelength and emitted from the fire susceptible region, and emitting at least one other output signal representing the second radiation intensity.

Brande opstår, når både brandbart og/eller letantændeligt materiale med en tilstrækkelig tilførsel af ilt eller et andet iltningsmiddel udsættes for tilstrækkelig varme. Nogle 15 almindelige brandforårsagende varmekilder omfatter for eksempel en gnist, en anden brand, for eksempel en eksplosion, en cigaret, eller en tændt tændstik, varmestråling, for eksempel sollys, en aftrækskanal, hvidglødende elektrisk pære eller en strålevarmer.Fires occur when both combustible and / or flammable material with a sufficient supply of oxygen or another oxidizing agent is exposed to sufficient heat. Some 15 common fire-causing heat sources include, for example, a spark, another fire, such as an explosion, a cigarette, or a lit match, heat radiation, such as sunlight, an exhaust duct, white-hot electric bulb, or a radiator.

2020

Mekanisk og elektrisk maskineri kan forårsage brand, hvis letantændelige materialer anvendt på eller placeret i nærheden af udstyret er udsat for intens varme. Brand kan brede sig til et ukontrolleret niveau og være årsag til stor skade på og 25 ødelægge menneskeliv, dyr, planter og ejendom. Følgelig kan en brand få betydelige omkostninger, skadelig for miljø og samfund og skal opdages så tidlig som muligt for at undgå og afværge sådanne skader og uønskede bivirkninger.Mechanical and electrical machinery may cause fire if flammable materials used on or located near the equipment are subject to intense heat. Fire can spread to an uncontrolled level and cause great harm to and destroy human life, animals, plants and property. Consequently, a fire can incur significant costs, harmful to the environment and society, and must be detected as early as possible to avoid and avert such damage and unwanted side effects.

30 Ofte genkendes overophedede steder ikke før det er for sent, og ilden udvikler sig til de ovennævnte stadier, hvorved betydelig skade finder sted.30 Often, overheated places are not recognized until it is too late, and the fire develops to the above stages, causing considerable damage.

Konventionelt anvendte teknologier til at genkende brandens 35 tidlige angreb omfatter live videoer fra branden og eksakt DK 176996 B1 2 temperaturmåling over lange afstande, for at spare tid og forøge pålideligheden og sikkerheden i tidlig branddetektion.Conventionally used technologies to recognize the fire's 35 early attacks include live videos from the fire and exact long-range temperature measurement to save time and increase the reliability and safety of early fire detection.

Næsten alle genstande eller overflader udsender 5 elektromagnetisk stråling, hvis intensitet og spektral fordeling afhænger af legemets temperatur. Detektorer til det nær-infrarøde (NIR) spektralområde fra 750nm til 3000nm kan detektere varmestråling fra temperaturer på cirka 300°C på overflader. NIR stråling reflekteres af de fleste overflader, 10 og direkte syn på flammerne er ikke nødvendigt. For eksempel reflekteres eller spredes NIR stråling ved hjælp af aerosoler såsom tåge, røg og støv. Derfor kan åben ild i mange situationer lokaliseres gennem røg.Almost all objects or surfaces emit 5 electromagnetic radiation, the intensity and spectral distribution of which depends on the temperature of the body. Detectors for the near-infrared (NIR) spectral range from 750nm to 3000nm can detect heat radiation from temperatures of about 300 ° C on surfaces. NIR radiation is reflected by most surfaces, 10 and direct vision of the flames is not necessary. For example, NIR radiation is reflected or scattered using aerosols such as fog, smoke and dust. Therefore, in many situations, open fire can be located through smoke.

15 Denne temperatur er langt under grænsen ved hvilken det menneskelige øje kan se stråling, spektralområdet for synligt lys (VIS) indenfor cirka 400 nm til 750nm af det elektromagnetiske spektrum, overfor hvilket nethinden er følsom. Åben ild udsender også i dette område, og 20 lavomkostningsalarmsystemer til sen detektion er nemme at udvikle i dette bølgelængdeområde.15 This temperature is far below the limit at which the human eye can see radiation, the spectral range of visible light (VIS) within about 400 nm to 750 nm of the electromagnetic spectrum, against which the retina is sensitive. Open fire also emits in this area and 20 low cost late detection alarm systems are easy to develop in this wavelength range.

For at se på bølgelængder, som er endnu længere end NIRTo look at wavelengths that are even longer than NIR

spektralområdet, såsom midtinfrarød (MIR) 3μιη til 30μτη, gør det 25 muligt at registrere endnu lavere temperaturer. På denne måde kan potentielle brandkilder opdages lang tid før de bryder ud i åbne flammer.the spectral range, such as mid-infrared (MIR) 3μιη to 30μτη, allows even lower temperatures to be detected. In this way, potential fire sources can be detected long before they burst into open flames.

Ved anvendelse af kendt kamera-baseret brandovervågning baseret 30 på NIR videobilleder og bearbejdning, identificeres hver pixel i et billede, og anvendes til præcis lokalisering af den potentielle brandkilde. Termografi i NIR'et anvendes til at tilvejebringe temperaturmålinger af hver enkelt pixel indenfor videobilledet. Det viste objekt fremvises med præcise 35 temperaturværdier for hvert punkt på overfladen, og denne information hjælper til at opdage ildens oprindelsessteder før DK 176996 B1 3 flammepunktstemperaturen er nået og derfor til at forebygge brand. Billedopfangelsen finder sted i et for det menneskelige øje usynligt bølgelængdeområde, og billedet overføres til en sort og hvid video. Områder med usædvanlig aktivitet, som kan 5 være årsag til alarm, er fremhævet med særlige farver, for at forenkle den uoverskuelige bedømmelsessituation. Til opdagelsen af aerosoler, kan den øvede iagttager beslutte, hvorvidt det er røg, tåge eller støv baseret på udviklingen over tid. Baseret på videobilleder er præcis lokalisering inden i et 3D 10 rum muligt. I tilfælde af en kendt topografi kan distancen til den iagttagede overflade bestemmes, eftersom retningen af hver pixel indenfor synsvinklen er kendt. Med en fast installation af overvågningssystemet er kun et kamera nødvendigt for en eksakt lokalisering. Dette er obligatorisk for en målrettet 15 situationsbedømmelse og påbegyndelse af brandbekæmpelsesaktiviteter. Er brandkilden opdaget af to kameraer på samme tid, er den præcise lokalisering mulig uden yderligere information. Derfor er lokalisering i tre dimensioner mulig selv med bevægelige genstande indenfor 20 overvågningsområdet, når adskillige kameraer anvendes.Using known camera-based fire monitoring based on NIR video images and processing, each pixel in an image is identified and used to accurately locate the potential source of fire. Thermography in the NIR is used to provide temperature measurements of each pixel within the video image. The displayed object is presented with accurate 35 temperature values for each point on the surface, and this information helps to detect the origin of the fire before the flash point temperature is reached and therefore to prevent fire. The image capture takes place in a wavelength range invisible to the human eye and the image is transferred to a black and white video. Areas of unusual activity, which may cause alarm, are highlighted with special colors to simplify the incomprehensible assessment situation. For the detection of aerosols, the experienced observer can decide whether it is smoke, fog or dust based on evolution over time. Based on video images, precise localization within a 3D 10 space is possible. In the case of a known topography, the distance to the observed surface can be determined since the direction of each pixel within the viewing angle is known. With a fixed installation of the monitoring system, only one camera is needed for precise location. This is mandatory for a targeted 15 situational assessment and commencement of firefighting activities. If the fire source is detected by two cameras at the same time, the exact location is possible without further information. Therefore, localization in three dimensions is possible even with moving objects within the surveillance area when several cameras are used.

Anvendelse af termografi kombineret med videobilleder har mange fordele. Det sikrer klart syn gennem tyk røg og tillader eftersøgning og redning af mennesker, såvel som sikker 25 temperaturmåling af genstande tæt på ilden, dog kræver teknikken konstant dag-og-nat overvågning for at spotte anormaliteter og afvigelse fra standardforhold, for sikkert at kunne skelne mellem falsk temperatursvingninger og bevægelser.Using thermography combined with video images has many advantages. It ensures clear vision through thick smoke and allows for the search and rescue of humans, as well as safe temperature measurement of objects close to the fire, however, the technique requires constant day-and-night monitoring to spot abnormalities and deviation from standard conditions, to safely distinguish between false temperature fluctuations and movements.

Hvis den iagttagende person er uopmærksom bare i en kort 30 periode eller ikke er tilstrækkelig kvalificeret til at aflæse billederne, kan ilden udvikle sig alligevel.If the observing person is inattentive just for a short 30 period or is not sufficiently qualified to read the images, the fire may develop anyway.

Kunstigt lys, sollys, kontrollerede brandkilder, såsom lightere eller bunsenbrændere, industrielle ovne, lysbuesvejsninger, 35 osv. udsender i IR-området og kan forårsage falske alarmer.Artificial light, sunlight, controlled sources of fire, such as lighters or bunsen burners, industrial ovens, arc welds, 35, etc. emit in the IR range and can cause false alarms.

DK 176996 B1 4 US patent Nr. 5,995,008 anviser en brandalarm til ved hjælp af to lysmålere, der er følsomme i hvert sit spektrum, at måle et spektrum fra en brand.DK 176996 B1 4 US patent no. 5,995,008 discloses a fire alarm for measuring a spectrum from a fire by means of two light meters sensitive in each spectrum.

5 US patent Nr. 6,927,394 anviser en fremgangsmåde til detektion af flammer. Fremgangsmåden udnytter, at falsk-alarm kilder udsender stråling i både det infrarøde og det synlige bølgelængdeområde, mens potentielle brandkilder kun udsender i det synlige bølgelængdeområde. Hvis stråling findes i både det 10 infrarøde spektralområde og i det synlige spektralområde, fortolkes det som en falsk alarm. Fremgangsmåden involverer sammenligning af de målte frekvensspektra og kendt reference spektra fra potentielle brandkilder og stråling fra falsk-alarm kilder. Fremgangsmåden overvåger potentielle brandkilder i en 15 zone på generel vis og aktiverer ukritisk et brandslukningssystem, som for eksempel sprinkler slukningsmiddel ud over hele området. I tillæg slukkes al maskineri, hvilket resulterer i unødvendig stor skade på maskinerne, længere lukke-ned tider af produktionen, 20 resulterende i store omkostninger. Kun temperaturen måles, og denne kendte fremgangsmåde tilvejebringer ingen målinger, som skaffer tilstrækkelig kendskab til at muliggøre målrettet og specifik tidlig brandslukning anvendende brandslukningsmidler specielt egnet til formålet.U.S. Pat. 6,927,394 discloses a method for detecting flames. The method utilizes false-alarm sources to emit radiation in both the infrared and the visible wavelength range, while potential fire sources emit only in the visible wavelength range. If radiation is present in both the 10 infrared spectral range and the visible spectral range, it is interpreted as a false alarm. The method involves comparing the measured frequency spectra and known reference spectra from potential fire sources and radiation from false-alarm sources. The method generally monitors potential fire sources in a 15 zone and uncritically activates a fire extinguishing system which, for example, sprinkles extinguishers throughout the area. In addition, all machinery is turned off, resulting in unnecessary damage to the machines, longer shutdown times of production, 20 resulting in high costs. Only the temperature is measured, and this known method does not provide any measurements which provide sufficient knowledge to enable targeted and specific early fire extinguishing using fire extinguishing agents particularly suitable for the purpose.

2525

Som følge heraf er der et behov indenfor branddetektionsteknikken for at tilvejebringe alternative og sikre foranstaltninger til tidlig branddetektion.As a result, there is a need in the field of fire detection technology to provide alternative and safe measures for early fire detection.

30 I et første aspekt ifølge den foreliggende opfindelsen tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og system af den indledningsvis nævnte art ved hjælp af hvilke forbedret sikkerhed og store omkostningsbesparelser kan opnås.In a first aspect of the present invention, there is provided an early fire detection method and system of the type mentioned initially by which improved security and great cost savings can be achieved.

35 I et andet aspekt ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og DK 176996 B1 5 system af den indledningsvis nævnte art, som tilvejebringer et højt niveau af identifikationspræcision af det brandbare og/eller letantændelige materiale.In another aspect of the present invention there is provided an early fire detection method and system of the kind mentioned above, which provides a high level of identification precision of the combustible and / or flammable material.

5 I et tredje aspekt ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og et -system af den indledningsvis nævnte art ved hjælp af hvilke falske alarmer kan udelukkes i højere grad end hidtil kendt.In a third aspect of the present invention there is provided an early fire detection method and system of the kind mentioned initially by which false alarms can be excluded to a greater extent than hitherto known.

10 I et fjerde aspekt ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og system af den indledningsvis nævnte art, som kan tilpasses til et specifikt miljø baseret på forudgående kendskab til sammensætningerne af materialer anvendt i miljøet.In a fourth aspect of the present invention, there is provided an early fire detection method and system of the kind mentioned above, which can be adapted to a specific environment based on prior knowledge of the compositions of materials used in the environment.

15 I et femte aspekt ifølge opfindelsen tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og -system af den indledningsvis nævnte art, hvori modvirkende foranstaltninger overfor brand kan påbegyndes hurtigere og langt mere målrettet end hidtil 20 kendt.In a fifth aspect of the invention, there is provided an early fire detection method and system of the kind mentioned above, in which countermeasures against fire can be initiated faster and far more targeted than hitherto known.

I et sjette aspekt ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en tidlig branddetektionsfremgangsmåde og branddetektionssystem, hvori information om materialet i brand 25 er fremskaffet til brandmandskabet forud for påbegyndelse af brandslukningen.In a sixth aspect of the present invention, there is provided an early fire detection method and fire detection system wherein information on the material of fire 25 is provided to the fire crew prior to the commencement of the fire extinguishing.

De nye og særegne træk, hvorved dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse, består i, at branddetektionssystemet 30 omfatter, at den første strålingsfølsomme halvleder og den mindst ene anden strålingsfølsomme halvleder er arrangeret i et foruddefineret mønster, at branddetektionssystemet har midler til at konvertere det første outputsignal til et første temperaturindikerende signal, og det mindst anden outputsignal 35 til mindst et anden temperaturindikerende signal, processormidler til at sammenligne det første DK 176996 B1 6 temperaturindikerende signal med det mindst anden temperaturindikerende signal, hvilket anden temperaturindikerende signal tjener som en kontrol for det første temperaturindikerende signal, en database inkluderende 5 antændelsesdata for materialer på et modtageligt brandmål, og sammenligningsmidler til at sammenligne temperaturindikerende signaler med databasen.The new and distinctive features thereby achieved in accordance with the present invention consist in the fire detection system 30 comprising the first radiation-sensitive semiconductor and the at least one second radiation-sensitive semiconductor being arranged in a predefined pattern that the fire detection system has means for converting the first output signal for a first temperature indicating signal, and the at least second output signal 35 for at least a second temperature indicating signal, processor means for comparing the first temperature indicating signal with the at least second temperature indicating signal, which second temperature indicating signal serves as a control for the first temperature indicating signal, a database including 5 ignition data for materials on a susceptible fire target, and comparison means for comparing temperature indicating signals with the database.

Et optisk system reproducerer zonen på de strålingsfølsomme 10 halvledere, således at hvert område i zonen svarer til en strålingsfølsom halvleder eller mere.An optical system reproduces the zone of the radiation-sensitive semiconductors, so that each region of the zone corresponds to a radiation-sensitive semiconductor or more.

Eftersom positionen af de strålingsfølsomme halvledere ifølge den foreliggende opfindelse er arrangeret i et defineret 15 mønster, er områderne, som de strålingsfølsomme halvledere overvåger, også veldefinerede. To strålingsfølsomme halvledere vælges for at overvåge og registrere ved to forskellige bølgelængder radieret fra det samme område og resultaterne sammenlignes for at bekræfte om registreringen enten er falsk 20 alarm eller en ægte alarm. To strålingsfølsomme halvledere placeret forskellige steder i mønsteret vil overvåge forskellige områder i for eksempel et rum eller på et åbent sted. Når en potentiel brandkilde opstår i området indenfor et overvågningsområde af en af de strålingsfølsomme halvledere vil 25 det sende et alarmsignal, således at brandslukningssystemet kan fokusere sine ressourcer udelukkende på det område. Hvis for eksempel brandslukning sprinkles, er det kun sprinklet i det område og kun elektricitet og varmekilder, såsom maskiner, slukkes i det område. På denne opfindelsesmåde kan skader og 30 optørringshandlinger reduceres betydeligt sammenlignet med en situation, hvori brandslukning sprinkles ud over en hel maskinpark. Produktionen kan genoptages tidligt, reparationsomkostningerne er lave, og reduktion af indkomst forbliver på et minimum. Det er endog muligt at fortsætte 35 produktionslinien til trods for hændelsen i en del af zonen, DK 176996 B1 7 som ikke er tæt på hændelsen, som yderligere minimerer økonomiske tab.Since the position of the radiation-sensitive semiconductors of the present invention is arranged in a defined pattern, the regions that the radiation-sensitive semiconductors monitor are also well defined. Two radiation sensitive semiconductors are selected to monitor and detect at two different wavelengths radiated from the same region and the results are compared to confirm whether the detection is either false 20 alarm or a true alarm. Two radiation-sensitive semiconductors located at different locations in the pattern will monitor different areas in, for example, a room or an open space. When a potential fire source occurs in the area within a monitoring area of one of the radiation sensitive semiconductors, it will send an alarm signal so that the fire extinguishing system can focus its resources solely on that area. For example, if fire extinguishing is sprinkled, it is only sprinkled in that area and only electricity and heat sources, such as machinery, are extinguished in that area. In this mode of invention, damage and drying operations can be significantly reduced compared to a situation where fire extinguishing is sprinkled over an entire machinery park. Production can resume early, repair costs are low, and income reductions remain at a minimum. It is even possible to continue the production line despite the incident in part of the zone, which is not close to the incident, which further minimizes financial losses.

Indenfor den foreliggende opfindelses ramme betyder termen sort 5 legeme i det følgende et objekt, som absorberer al elektromagnetisk stråling, som falder ned på det. Ingen stråling passerer gennem det og ingen reflekteres, som gør sortlegemer til ideelle varmestrålingskilder. Mængden og spektrum af elektromagnetisk stråling, som de udsender er 10 direkte relateret til deres temperatur. Sortlegemer under cirka 430°C producerer meget lidt stråling ved synlige bølgelængder og fremstår sorte. Sortlegemer over denne temperatur producerer stråling ved synlige bølgelængder startende ved rød, gående via orange, gul og hvid før de ender op ved blå efterhånden som 15 temperaturen stiger.Within the scope of the present invention, the term black body means hereinafter an object which absorbs all electromagnetic radiation which falls onto it. No radiation passes through it and none is reflected, making black bodies the ideal heat radiation source. The amount and spectrum of electromagnetic radiation that they emit is directly related to their temperature. Black bodies below about 430 ° C produce very little radiation at visible wavelengths and appear black. Black bodies above this temperature produce radiation at visible wavelengths starting at red, going through orange, yellow and white before ending up at blue as the temperature rises.

Så et legeme udsender bredbåndstråling på grund af dets temperatur, såkaldt sortlegemestråling, jo varmere objektet er jo højere er strålingen. Strålingscenteret er også forskudt 20 mod blå ved højere sortlegemetemperatur. Intensiteten af en strålingsfølsom halvleder, som responderer overfor en kendt bølgelængde fra et sortlegeme, kan transformeres til en temperatur, som er temperaturen på sortlegemet. En anden strålingsfølsom halvleder, som måler ved en anden bølgelængde, 25 vil registrere en anden intensitet, men når transformeret til temperatur, vil den indikere den samme temperatur, medmindre den registrerede måling ikke er fra et sortlegeme eller der er en defekt i branddetektionssystemet.So a body emits broadband radiation due to its temperature, so-called black body radiation, the hotter the object the higher the radiation. The radiation center is also shifted 20 toward blue at higher black body temperature. The intensity of a radiation sensitive semiconductor that responds to a known wavelength from a black body can be transformed to a temperature which is the temperature of the black body. Another radiation-sensitive semiconductor, which measures at a different wavelength, will detect a different intensity, but when transformed to temperature, it will indicate the same temperature unless the recorded measurement is not from a blackbody or there is a defect in the fire detection system.

30 Luften absorberer stråling ved nogle IR bølgelængdeområder.The air absorbs radiation at some IR wavelength ranges.

Dette må tages i betragtning når man vælger de målebølgelængder, dvs. den første bølgelængde og den mindst ene anden bølgelængde. En strålingsfølsom halvleder, som måler strålingen fra et objekt ved en bølgelængde, hvor luft 35 absorberer, vil returnere et outputsignal svarende til en for lav temperatur. Derfor skal bølgelængderne, hvor de 8 DK 176996 B1 strålingsfølsomme halvledere responderer, vælges i området, hvor gasmolekylerne i luft ikke absorberer.This must be taken into account when choosing the measurement wavelengths, ie. the first wavelength and the at least one second wavelength. A radiation sensitive semiconductor that measures the radiation from an object at a wavelength at which air absorbs will return an output signal corresponding to a temperature too low. Therefore, the wavelengths at which the radiation-sensitive semiconductors respond must be chosen in the region where the gas molecules in air do not absorb.

Hvis de to strålingsfølsomme halvledere indikerer den samme 5 temperatur, sammenlignes temperaturen med den kendte antændelsestemperatur af materialet i den overvågede zone, område eller rum. En temperatur, for eksempel 200°C, er kritisk hvis objektet er papir, mens der ikke er behov for at sende et alarmsignal, hvis et stykke metal har nået temperaturen.If the two radiation-sensitive semiconductors indicate the same temperature, the temperature is compared with the known ignition temperature of the material in the monitored zone, area or room. A temperature, for example 200 ° C, is critical if the object is paper, while there is no need to send an alarm signal if a piece of metal has reached the temperature.

10 I en fordelagtig udførelsesform for den foreliggende opfindelse kan mønsteret vælges fra gruppen bestående af en 2-dimensionelt array, et 3-dimensionelt array, koncentriske cirkler, polygoner eller vilkårlig rækkefølge. Hvordan de strålingsfølsomme 15 halvledere er organiserede er mindre vigtigt, så længe deres positioner indenfor mønsteret er kendt sammen med information om fra hvilket område hver strålingsfølsomme halvleder detekterer stråling.In an advantageous embodiment of the present invention, the pattern may be selected from the group consisting of a 2-dimensional array, a 3-dimensional array, concentric circles, polygons or any order. How the radiation-sensitive semiconductors are organized is less important as long as their positions within the pattern are known along with information from which area each radiation-sensitive semiconductor detects radiation.

20 I en foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen kan de strålingsfølsomme halvledere vælges fra gruppen omfattende fotodioder, PIN dioder, CMOS kredsløb, bolometer eller CCD chips og kombination af disse. Alt som er fotofølsomt kan anvendes, som for eksempel fotodioder såsom PIN dioder. I en 25 fotosensitiv CMOS er fotodioderne arrangeret på forhånd i en defineret array, hvor mængden af stråling, som når hver fotodiode kan udlæses. Hvis et meget højt detektionsniveau er krævet, foretrækkes specielt en flydende nitrogen-kølet CCD chip.In a preferred embodiment of the invention, the radiation sensitive semiconductors may be selected from the group comprising photodiodes, PIN diodes, CMOS circuits, bolometers or CCD chips and combination thereof. Anything that is photosensitive can be used, such as photo diodes such as PIN diodes. In a 25 photosensitive CMOS, the photodiodes are arranged in advance in a defined array where the amount of radiation reaching each photodiode can be read out. If a very high level of detection is required, a liquid nitrogen-cooled CCD chip is especially preferred.

3030

Det opfinderiske branddetektionssystem er specielt velegnet til anvendelse af strålingsfølsomme halvledere, som kan måle i bølgelængdeområdet fra ca. 200nm til ca. 3,500nm. For at detektere den potentielle brandkilde tidligt, er MIRThe inventive fire detection system is particularly suitable for the use of radiation sensitive semiconductors which can measure in the wavelength range from approx. 200nm to approx. 3,500nm. To detect the potential source of fire early is MIR

35 spektralområdet fra 3μιη til 30μπι bedst egnet. Men for at undgå at luften absorberer noget af strålingen, er det bedre at måle DK 176996 B1 9 i bølgelængdeområdet mellem 8μιη og 14μιη. Der er andre kilder, som udsender stråling i dette spektralområde uden at være potentielle brandkilder, såsom kunstigt lys, sollys, lightere eller Bunsenbrændere, industriovne, svejselysbuer osv. I tillæg 5 udsender disse potentielle brandkilder også stråling i det synlig spektralområde. En detektor, som respondere på en bølgelængde i det synlige spektralområde fra 400nm til 750nm, kan fastslå, at det ikke er en potentiel brandkilde, eftersom den udsender i både mir og synligt område. Hvis 10 branddetektionssystemet skal overvåge en meget godt belyst zone eller et udendørs sted på en solrig dag, druknes synlig stråling fra en falsk-alarm kilde af den synlige baggrundsstråling. For at frasortere en svejselysbue som en falsk-alarm kilde, er det bedre at anvende en strålingsfølsom 15 halvleder, som responderer på en bølgelængde i det ultraviolette (UV) spektralområde fra 200nm til 400nm, eftersom sådan en bue er en stærk UV- strålingsemitter. I mange fabrikszoner anvendes fluorescerende lamper som oplysning. De udsender relativt lidt stråling i det infrarøde område. I en 20 zone, som er meget belyst med fluorescerende lamper, kan strålingsfølsomme halvledere, som anvendes til reference og kontrol, fordelagtigt vælges til at respondere på stråling i NIR spektralområdet fra 750nm til 3000nm.35 spectral range from 3μιη to 30μπι most suitable. But to avoid the air absorbing some of the radiation, it is better to measure DK 176996 B1 9 in the wavelength range between 8μιη and 14μιη. There are other sources that emit radiation in this spectral range without being potential sources of fire, such as artificial light, sunlight, lighters or Bunsen burners, industrial ovens, welding arc lights, etc. In Appendix 5, these potential sources of radiation also emit radiation in the visible spectral range. A detector that responds to a wavelength in the visible spectral range from 400nm to 750nm can determine that it is not a potential source of fire since it emits in both mir and visible range. If the 10 fire detection system is to monitor a very well-lit zone or outdoor location on a sunny day, visible radiation from a false-alarm source is drowned by the visible background radiation. To filter out a welding arc as a false-alarm source, it is better to use a radiation sensitive 15 semiconductor that responds to a wavelength in the ultraviolet (UV) spectral range from 200nm to 400nm, since such an arc is a strong UV radiation emitter. In many factory zones fluorescent lamps are used as information. They emit relatively little radiation in the infrared area. In a 20 zone that is highly illuminated with fluorescent lamps, radiation sensitive semiconductors used for reference and control can advantageously be selected to respond to radiation in the NIR spectral range from 750nm to 3000nm.

25 Midlerne til at konvertere et outputsignal til et temperaturindikerende signal, processormidlerne og sammenligningsmidlerne kan fortrinsvis hensigtsmæssigt inkludere en kontrolenhed i form af for eksempel en mikroprocessor, et brugerprogrammerbart portarray (FPGA) eller 30 en programmerbar logisk kontrolenhed (PLC) og passende designede softwareprogrammer. Kontrolenheden og softwareprogrammerne er designede og konfigurerede til at bearbejde outputsignalet fra de strålingsfølsomme halvledere, som konverterer outputsignalet til et temperaturindikerende 35 signal, sammenligne de temperaturindikerende signaler, og til at hente data vedrørende lokaliseringen i zonen af forskellige 10 DK 176996 B1 materialer og materialets antændelsestemperatur i det overvågede område, for at sammenligne det temperaturindikerende signal og materialets antændelsestemperatur i det overvågede område og reagere på resultatet ved at udsende en alarm.Preferably, the means for converting an output signal to a temperature indicating signal, the processor means and the comparative means may include a control unit in the form of, for example, a microprocessor, a user programmable gate array (FPGA) or a programmable logic control unit (PLC) and suitably designed software programs. The control unit and software programs are designed and configured to process the output signal from the radiation sensitive semiconductors which convert the output signal to a temperature indicating signal, compare the temperature indicating signals, and to retrieve data regarding the location in the zone of various materials and the ignition temperature of the material. the monitored area to compare the temperature indicating signal and the ignition temperature of the material in the monitored area and respond to the result by issuing an alarm.

55

Branddetektionssystemet kan i en foretrukken udførelsesform ifølge den foreliggende opfindelse omfatte mindst en gasdetektor. Systemet ligner det for branddetektionssystemet.The fire detection system may comprise at least one gas detector in a preferred embodiment of the present invention. The system is similar to that of the fire detection system.

Et optisk system reproducerer forskellige områder af zonen op 10 på de fotoaktive komponenter, som er strålingsfølsomme halvledere organiseret i et kendt mønster som et array. Gasdetektoren anvender i en første udførelsesform sortlegemestrålingen fra baggrunden, såsom væggene, gulv og maskinerne, som en strålingskilde. Hvis en gas udvikles, for 15 eksempel på grund af opvarmet plastik, vil gasmolekylerne fra plastikken absorbere ved nogle bølgelængder, som er karakteristiske for gasmolekylerne.An optical system reproduces different regions of the zone up to 10 on the photoactive components which are radiation sensitive semiconductors organized in a known pattern as an array. In a first embodiment, the gas detector uses the black body radiation from the background, such as the walls, floor and the machines, as a radiation source. If a gas is developed, for example due to heated plastic, the gas molecules from the plastic will absorb at some wavelengths characteristic of the gas molecules.

I endnu en yderligere foretrukket udførelsesform kan databasen 20 i branddetektionssystemet inkludere data repræsenterende bølgelængderne, ved hvilke mindst nogle gasser absorberer stråling. Databasen muliggør specifikationen af de opvarmede gasmolekyler. Databasen kan yderligere omfatte detaljeret information om, hvor nævnte plastikmolekyler stammer fra. Hvis 25 også temperaturen i området for det opvarmede plastik måles, er det muligt at bestemme, hvor tæt på antændelsespunktet temperaturen ligger. Hvis bølgelængderne for for eksempel CO er registreret i databasen, kan gasdetektoren sende en alarm, om at der er giftig gas i zonen. Specielt for CO kan det være 30 vigtigt, eftersom det ikke lugter. Andre vigtige gasser kan inkludere gasen dioxin.In yet another preferred embodiment, the database 20 of the fire detection system may include data representing the wavelengths at which at least some gases absorb radiation. The database enables the specification of the heated gas molecules. The database may further comprise detailed information on where said plastic molecules originate. If the temperature in the region of the heated plastic is also measured, it is possible to determine how close to the ignition point the temperature is. For example, if the wavelengths of CO are recorded in the database, the gas detector can send an alarm that there is toxic gas in the zone. Especially for CO it may be 30 important as it does not smell. Other important gases may include the gas dioxin.

Branddetektionssystemet kan fordelagtigt omfatte en ekstern strålingskilde. Detektionsgrænsen vil stige, således at lavere 35 koncentrationer kan detekteres.The fire detection system may advantageously comprise an external radiation source. The detection limit will increase so that lower concentrations can be detected.

DK 176996 B1 11DK 176996 B1 11

Hvis der er mere end en gasdetektor, og de er placeret på to forskellige steder, vil de se over hinanden, og systemet kan reproducere et tredimensionelt billede af distributionen af gasser i f.eks. en overvåget zone, et rum eller område.If there is more than one gas detector and they are located in two different locations, they will look over each other and the system can reproduce a three-dimensional image of the distribution of gases in e.g. a monitored zone, room or area.

5 I en udførelsesform for opfindelsen kan branddetektionssystemet omfatte en gnistdetektor med en responstid, som er hurtigere end eller omkring 8 ms og med en følsomhed lavere end eller omkring 1.1 mW/cm2. For at detektere gnisterne er det kun 10 muligt at overvåge lukkede miljøer, hvor der ikke er noget eksternt lys. I et sådant miljø, hvor tørre materialer transporteres, er en antændelsesdetektor anvendelig. Træbearbejdningsindustrien, hvor savsmuldet eller træspånerne suges op i transportrør, er ét eksempel. I alle former for 15 behandling af materialer dannes støv, som kan antændes af en gnist. Dette er tilfældet i stålindustrien og i melmalingsindustrien. Sprayformige væsker med en lav antændelsestemperatur kan nemt blive antændt af en gnist.In one embodiment of the invention, the fire detection system may comprise a spark detector having a response time faster than or about 8 ms and having a sensitivity lower than or about 1.1 mW / cm 2. To detect the sparks, only 10 are possible to monitor closed environments where there is no external light. In such an environment where dry materials are transported, an ignition detector is applicable. The woodworking industry, where sawdust or wood shavings are sucked up in transport pipes, is one example. In all forms of material processing, dust is formed which can be ignited by a spark. This is the case in the steel industry and in the paint-painting industry. Spray liquids with a low ignition temperature can easily be ignited by a spark.

Sådant et miljø kan findes i malerindustrien, 20 trykningsindustrien, petroleumsraffinering, halvlederproduktion osv. Hvad der er vigtigst er, at branddetektionssystemet ifølge den foreliggende opfindelse reagerer virkelig hurtigt. Derfor er det foretrukket at bevare elektroniske analyser enkle og hurtige, for at forøge reaktionstiden. Dette betyder 25 yderligere, at der ikke er tid for detaljeret undersøgelse af, hvorvidt brandalarmen skyldes en falsk-alarm kilde. Gnistdetektoren kan fordelagtigt bestå af mange strålingsfølsomme halvledere, som overvåger forskellige områder af zonen eller området, der er brandmodtageligt. Kun maskiner i 30 området svarende til den strålingsfølsomme halvleder, som sender en alarm, lukkes ned, og brandslukningsmiddel sprinkles kun i dette samme område. På denne måde holdes skade- og produktionstabene lave. Dette kan være en kæmpe fordel, hvis der er mange falske alarmer.Such an environment can be found in the painting industry, the printing industry, petroleum refining, semiconductor production, etc. What is most important is that the fire detection system of the present invention reacts really quickly. Therefore, it is preferred to keep electronic analyzes simple and fast, in order to increase the reaction time. This further means that there is no time for detailed investigation as to whether the fire alarm is due to a false-alarm source. The spark detector can advantageously consist of many radiation sensitive semiconductors which monitor different areas of the zone or area that is fire susceptible. Only machines in the 30 range corresponding to the radiation-sensitive semiconductor that send an alarm are shut down, and fire extinguisher is sprinkled only in this same area. In this way, damage and production losses are kept low. This can be a huge benefit if there are many false alarms.

35 DK 176996 B1 12 I en anden udførelsesform ifølge opfindelsen kan branddetektionssystemet omfatte en røgdetektor. Røgdetektoren aflæser signalet fra en strålingskilde. En strålingskilde er placeret ved hvert område, som overvåges af en strålingsfølsom 5 halvleder. Hvis røg begynder at udvikle sig i et sådant område, vil røgen sprede sig og absorbere strålingen, indtil der ikke er noget lys, som trænger ind i røgdetektoren. Igen ved branddetektionssystemet, hvor den potentielle brandkilde er placeret, og brandsikringsforanstaltningerne kan lokaliseres.In another embodiment of the invention, the fire detection system may comprise a smoke detector. The smoke detector reads the signal from a radiation source. A radiation source is located at each area which is monitored by a radiation sensitive 5 semiconductor. If smoke starts to develop in such an area, the smoke will disperse and absorb the radiation until there is no light entering the smoke detector. Again at the fire detection system where the potential fire source is located and the fire protection measures can be located.

10 I endnu en udførelsesform ifølge opfindelsen kan branddetektionssystemet omfatte en temperatursensor. Temperatursensoren kan f.eks. være et bolometer.In yet another embodiment of the invention, the fire detection system may comprise a temperature sensor. The temperature sensor may e.g. be a bolometer.

15 Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til at detektere brand anvendende branddetektionssystemet ifølge den foreliggende opfindelse.The invention also relates to a method of detecting fire using the fire detection system of the present invention.

Fremgangsmåden omfatter trinnene, i en database på en 20 kontrolenhed at lagre antændelsestemperaturer på i det mindste nogle materialer lokaliseret i et område modtageligt for brand, at måle strålingsintensitet fra mindst et punkt i området ved en første specificeret bølgelængde med en første strålingsfølsom halvleder, som returnerer et første 25 outputsignal, at måle strålingsintensitet fra i det mindste ét første punkt i området ved i det mindste én anden specificeret bølgelængde ved mindst én anden strålingsfølsom halvleder, som returnerer mindst et anden outputsignal, at konvertere det returnerede første outputsignal fra den første 30 strålingsfølsomme halvleder målt ved den første bølgelængde til et første temperaturindikerende signal, at konvertere det mindst anden outputsignal fra den mindst ene anden strålingsfølsomme halvleder målt ved den mindst ene anden bølgelængde til mindst et anden temperaturindikerende signal, 35 at sammenligne det første temperaturindikerende signal med det mindst ene anden temperaturindikerende signal, og at bestemme DK 176996 B1 13 en første forskelsværdi, og hvis første forskelsværdi er mindre end en første foruddefineret forskelsværdi så sammenligne det første temperaturindikerende signal med databasens antændelsestemperatur for materialet i det overvågede område, 5 og en anden forskelsværdi bestemmes, og hvis den anden forskelsværdi er under en anden foruddefineret forskelsværdi afsendes et alarmsignal.The method comprises the steps of storing ignition temperatures in at least some materials located in a region susceptible to fire in a database of a control unit, measuring radiation intensity from at least one point in the region at a first specified wavelength with a first radiation sensitive semiconductor returning a first output signal, measuring radiation intensity from at least one first point in the range by converting at least one other radiation sensitive semiconductor which returns at least one second output signal, the converted first output signal from the first 30 radiation sensitive semiconductor measured at the first wavelength to a first temperature indicating signal, to convert the at least second output signal from the at least one other radiation sensitive semiconductor measured at least one second wavelength to at least a second temperature indicating signal, to compare d a first temperature indicating signal with the at least one second temperature indicating signal, and determining a first difference value, and if the first difference value is less than a first predefined difference value, compare the first temperature indicating signal with the ignition temperature of the database for the material in the monitored area, 5 and another difference value is determined and if the second difference value is below another predefined difference value an alarm signal is sent.

Ved hjælp af disse trin er det muligt at detektere brande på et 10 meget tidligt stadie og at målrette brandslukningsproceduren mod materialerne og sammensætningerne lokaliseret i en specifik zone. Når advarslen eller alarmen sendes til brandstationen, er det muligt for brandmændene at tage specifikke forholdsregler med hensyn til brandslukningsmidler og påklædning forud for 15 afgang fra brandstationen. Derfor er det muligt for brandmændene at forberede sig på branden ved at anvende den opfinderiske, målorienterede, effektive brandslukningsfremgangsmåde ovenfor.Using these steps, it is possible to detect fires at a very early stage and to target the fire extinguishing procedure to the materials and compositions located in a specific zone. When the warning or alarm is sent to the fire station, it is possible for the firefighters to take specific precautions regarding fire extinguishers and clothing prior to departure from the fire station. Therefore, it is possible for firefighters to prepare for the fire by using the inventive, goal oriented, effective fire extinguishing method above.

20 I den foretrukne udførelsesform er den første foruddefinerede forskelsværdi valgt at være lavere end eller cirka 10°C. Denne temperatur er blevet fastlagt som den nedre grænse, som definerer en fornuftig skelnegrænse for falske alarmer.In the preferred embodiment, the first predefined difference value is chosen to be lower than or about 10 ° C. This temperature has been set as the lower limit, which defines a reasonable threshold for false alarms.

25 I en modificeret hensigtsmæssig udførelsesform er fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse specielt beregnet til at behandle brande, som involverer brandbare gasser eller gasbetinget udvikling.In a modified convenient embodiment, the method of the present invention is specifically intended to treat fires involving combustible gases or gas-related evolution.

30 Til dette aspekt omfatter fremgangsmåden trinnene i en database på en kontrolenhed at lagre absorptionsbølgelængder for et stort antal gasmolekyler, at måle strålingsintensitet fra mindst en zone i området ved mindst en absorptionsbølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med en første 35 strålingsintensiv halvleder, som returnerer et absorptionsoutputsignal, at måle strålingsintensitet fra den DK 176996 B1 14 mindst ene zone i området ved mindst en ikke-absorptions bølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med mindst en anden strålingsfølsom halvleder, som returnerer mindst et ikke-absorptions outputsignal, at sammenligne det 5 mindst ene absorptionsoutput med det mindst ene ikke-absorptionsoutputsignal og at bestemme, hvorvidt der er en forskel mellem det mindst ene absorptionsoutputsignal og det mindst ene ikke-absorptionsoutputsignal, som skyldes absorption, og at sende et alarmsignal, hvis forskellen skyldes 10 absorption.For this aspect, the method comprises the steps of a control unit database storing absorption wavelengths for a large number of gas molecules, measuring radiation intensity from at least one zone in the region of at least one absorption wavelength for the at least one monitored gas molecule with a first radiation-intensive semiconductor returning an absorption output signal, measuring radiation intensity from the at least one zone in the region of at least one non-absorption wavelength of the at least one monitored gas molecule with at least one other radiation-sensitive semiconductor returning at least one non-absorption output signal, comparing it at least one absorption output with the at least one non-absorption output signal and determining whether there is a difference between the at least one absorption output signal and the at least one non-absorption output signal due to absorption, and to send an alarm signal if the difference is due to absorption.

Fremgangsmåden kan fordelagtigt yderligere omfatte trinnet at konvertere temperaturen svarende til det første temperaturindikerende signal til en intensitet for i det 15 mindste en absorptionsbølgelængde for mindst et gasmolekyle til en første databaseintensitet, at måle strålingsintensiteten fra det mindst ene område i zonen ved mindst en absorptionsbølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med mindst en anden strålingsfølsom halvleder, som 20 returnerer mindst et absorptionsoutputsignal, at sammenligne det mindst ene absorptionsoutputsignal med den mindst ene første databaseintensitet, og hvis forholdet mellem absorptionsoutputsignalet og den første databaseintensitet for bølgelængde, der er karakteristisk for mindst et gasmolekyle er 25 mindre end en tredje foruddefineret forholdsværdi, så sende et alarmsignal.Advantageously, the method may further comprise the step of converting the temperature corresponding to the first temperature indicating signal to an intensity for measuring at least one absorption wavelength of at least one gas molecule to a first database intensity, the radiation intensity of the at least one region of the zone at least one absorption wavelength of the at least one monitored gas molecule with at least one other radiation-sensitive semiconductor returning at least one absorption output signal, comparing the at least one absorption output signal with at least one first database intensity, and if the ratio of the absorption output signal to the first wavelength database intensity characteristic of at least one gas molecule is 25 less than a third predefined ratio value, so send an alarm signal.

At anvende fremgangsmåden minimerer risikoen for eksplosion, og for at personen bliver forgiftet af gasdannelser. Igen har 30 brandmændene mulighed for at tage overvejede forholdsregler, og gasdannelserne kan endog erkendt på sådan et tidligt stadie at ingen ild overhovedet opstår.Applying the procedure minimizes the risk of explosion and the person being poisoned by gas formation. Again, the 30 firefighters have the opportunity to take precautions, and the gas can even be recognized at such an early stage that no fire occurs at all.

Denne del af opfindelsen kan fordelagtigt anvendes i 35 fremstillingsprocesser, hvori uønskede gasser kan udvikle sig under fremstillingsprocessen.This part of the invention can advantageously be used in 35 manufacturing processes in which undesirable gases may develop during the manufacturing process.

DK 176996 B1 15DK 176996 B1 15

Opfindelsen vil blive forklaret mere detaljeret nedenfor, beskrivende foretrukne udførelsesformer med henvisning til tegninger, hvori 5 fig. 1 viser sortlegemestrålingen fra to legemer ved henholdsvis 37°C og 100°C, fig. 2 viser transmissionen af stråling gennem luft, 10 fig. 3 skematisk viser et blokdiagram for et første udførelsesform for et branddetektionssystem ifølge den foreliggende opfindelse, og 15 fig. 4 viser et detaljeret kredsløb af en del af hardwaren til den foretrukne udførelsesform for et branddetektionssystem ifølge opfindelsen.The invention will be explained in more detail below, descriptive preferred embodiments with reference to drawings in which: 1 shows the black body radiation from two bodies at 37 ° C and 100 ° C, respectively; 2 shows the transmission of radiation through air; FIG. Figure 3 is a schematic block diagram of a first embodiment of a fire detection system according to the present invention; 4 shows a detailed circuit of a portion of the hardware for the preferred embodiment of a fire detection system according to the invention.

Fig. 1 illustrerer to sortlegemestrålingskurver fra to 20 forskellige legemer. Kurve 1 og kurve 2 viser de spektrale strålingsintensiteter fra to forskellige legemer ved henholdsvis 37°C og ved 100°C som en funktion af bølgelængder.FIG. Figure 1 illustrates two black body radiation curves from two 20 different bodies. Curve 1 and curve 2 show the spectral radiation intensities from two different bodies at 37 ° C and at 100 ° C, respectively, as a function of wavelengths.

Kurve 1 og kurve 2 er ens i udseende, men kurve 1 har sin maksimumstråling ved cirka 9000nm, mens kurve 2 er forskudt 25 lidt mod blå med et maksimum på ca. 7500nm. Kurve 2's strålingsintensitet er højere i hele spektralområdet end kurve l's strålingsintensitet.Curve 1 and curve 2 are similar in appearance, but curve 1 has its maximum radiation at about 9000nm, whereas curve 2 is offset 25 slightly toward blue with a maximum of approx. 7500nm. The radiation intensity of curve 2 is higher in the whole spectral range than the radiation intensity of curve 1.

Planck's strålingslov beskriver strålingsintensiteten fra et 30 sortlegeme som en funktion af bølgelængde og temperatur: , 2he1 1 1 ~~p---ΊΓ- (I) em -1 35 DK 176996 B1 16 hvori h er Planck's konstant, c er lysets hastighed, λ er bølgelængden, k er Boltzmann's konstant og T er temperaturen.Planck's radiation law describes the radiation intensity of a black body as a function of wavelength and temperature:, 2he1 1 1 ~~ p --- ΊΓ- (I) em -1 where h is Planck's constant, c is the speed of light, λ is the wavelength, k is Boltzmann's constant and T is the temperature.

Fra formel (I) følger, at strålingen ε fra et legeme med en 5 endnu højere temperatur vil vise et spektrum med et maksimum, som er yderligere forskudt mod blå, og hvor strålingsintensiteten er højere for alle bølgelængder. Ved en givet bølgelængde relaterer Planck's strålingslov intensiteten af den udsendte stråling fra et materiale til en givet 10 temperatur, så målingen af intensiteten ved en given bølgelængde bestemmer temperaturen.From formula (I), it follows that the radiation ε from a body of an even higher temperature will show a spectrum with a maximum further offset to blue, where the radiation intensity is higher for all wavelengths. At a given wavelength, Planck's radiation law relates the intensity of the emitted radiation from a material to a given temperature, so the measurement of the intensity at a given wavelength determines the temperature.

I vakuum vil strålingsintensiteten udsendt fra et sortlegeme være den samme som den målte strålingsintensitet i hele 15 bølgelængdeområdet. Men i luft vil gasmolekylerne i luft absorbere stråling ved nogle bølgelængdeområder, som er vist i fig. 2. Der er et første absorptionstoppunkt 3 eller dyk i transmissionsspektret ved cirka 1,3 μηι, et anden absorptionstoppunkt 4 ved cirka 1,9 μιη, et tredje absorptionstoppunkt 5 20 ved cirka 2,7 μιη, et fjerde absorptionstoppunkt 6 ved cirka 4,4 μηι, et femte absorptionstoppunkt 7 ved cirka 5,8 μηι og et sjette absorptionstoppunkt 8 ved cirka 6.7 μιη. Det femte 7 og sjette 8 absorptionstoppunkt overlapper og danner et samlet absorptionsbånd 9. Mellem disse absorptionstoppunkter 25 3,4,5,6,7,8 eller dyk i transmissionerne er der i IR området for bølgelængder op til 14 μιη, seks områder, hvor absorptionen af luft er lav. Det bredeste område 10 er mellem 8 μηι og 14 μιη.In vacuum, the radiation intensity emitted from a black body will be the same as the measured radiation intensity over the entire wavelength range. However, in air, the gas molecules in air will absorb radiation at some wavelength ranges shown in FIG. 2. There is a first absorption peak 3 or dive in the transmission spectrum at about 1.3 μηι, a second absorption peak 4 at about 1.9 μιη, a third absorption peak 5 at about 2.7 μιη, a fourth absorption peak 6 at about 4, 4 μηι, a fifth absorption peak 7 at about 5.8 μηι and a sixth absorption peak 8 at about 6.7 μιη. The fifth 7th and sixth 8 absorption peaks overlap and form a total absorption band 9. Between these absorption peaks 25 3,4,5,6,7,8 or dives in the transmissions, there are in the IR range of wavelengths up to 14 μιη, six regions where the absorption of air is low. The widest range 10 is between 8 μηι and 14 μιη.

Et andet interval 11 med lav luftabsorption identificeres fra 4,8 μιη til 5 μιη, et tredje 12 fra 3,2 μιη til 4,1 μιη, et fjerde 30 13 fra 2 μιη til 2,3 μιη, et femte 14 fra 1,5 μιη til Ι,δμπι, og et sjette 15 fra 0,750 μιη til 1,1 μιη. Grænsen 0, 750 μηι skyldes ikke absorption, men skyldes at det synlige område starter. Kun i bølgelængdeområderne 10 til 15 bestemmer den målte intensitet ved en given bølgelængde temperaturen.A second interval 11 with low air absorption is identified from 4.8 μιη to 5 μιη, a third 12 from 3.2 μιη to 4.1 μιη, a fourth 30 13 from 2 μιη to 2.3 μιη, a fifth 14 from 1, 5 μιη to Ι, δμπι, and a sixth 15 from 0.750 μιη to 1.1 μιη. The limit of 0, 750 μηι is not due to absorption, but due to the visible area starting. Only in the wavelength ranges 10 to 15 does the measured intensity at a given wavelength determine the temperature.

DK 176996 B1 17DK 176996 B1 17

Fig.3 viser et blokdiagram af en foretrukket udførelsesform for et branddetektionssystem 16. Ved installation kommunikerer en computer (ikke vist) via programmeringsgrænsefladen 17 og 5 elektronisk forbindelse 18 med kontrolenhed 19. Programmeringsgrænsefladen kunne i en anden udførelsesform være trådløs. Data indlæses i computeren og overføres via programmeringsgrænsefladen 17 og elektronisk forbindelse 18 til kontrolenheden 19, som lagrer data til anvendelse i den 10 opfinderiske fremgangsmåde i et arbejdslager (RAM) 21. Dataene inkluderer blandt andet typen og distribution af materialer i den overvågede zone, i særdeleshed antændelsestemperaturerne af nævnte materialer, zoneområderne, der overvåges af de strålingsfølsomme halvledere, de strålingsbølgelængder som hver 15 strålingsfølsomme halvleder respondere på, og en første foruddefineret forskelsværdi såvel som en anden foruddefineret forskelsværdi identificerende relevante materialer. Betydningen af det første foruddefinerede forskelsværdi og anden foruddefinerede forskelsværdi er forklaret i yderligere 20 detaljer nedenfor. Fra databasen 20 henter kontrolenheden 19 data om antændelsestemperaturer af materialer i den overvågede zone. Antændelsestemperaturen af materialerne i den overvågede zone og distributionen af materialer i nævnte zone er i den følgende detaljerede beskrivelse fælles benævnt "første 25 databasedata". Det er på ingen måde tilsigtet at begrænse forståelsen af, at mange flere data er inkluderet i databasen.Fig. 3 is a block diagram of a preferred embodiment of a fire detection system 16. Upon installation, a computer (not shown) communicates electronically with control unit 19 via the programming interface 17 and 5 with the control unit 19. The programming interface could in another embodiment be wireless. Data is loaded into the computer and transmitted via the programming interface 17 and electronic connection 18 to the control unit 19, which stores data for use in the 10 inventive method in a working memory (RAM) 21. The data includes, among other things, the type and distribution of materials in the monitored zone, in in particular, the ignition temperatures of said materials, the zone ranges monitored by the radiation-sensitive semiconductors, the radiation wavelengths to which each 15 radiation-sensitive semiconductors respond, and a first predefined difference value as well as a second predefined difference value identifying relevant materials. The significance of the first predefined difference value and second predefined difference value is explained in a further 20 details below. From the database 20, the controller 19 retrieves data on ignition temperatures of materials in the monitored zone. The ignition temperature of the materials in the monitored zone and the distribution of materials in said zone are collectively referred to in the following detailed description as "first 25 database data". It is by no means intended to limit the understanding that many more data are included in the database.

Hvis materialerne i den overvågede zone ændres, for eksempel ved at introducere nye maskiner, eller et ekstra mønster, f.If the materials in the monitored zone change, for example, by introducing new machines, or an additional pattern, f.

30 eks et array, af strålingsfølsomme halvledere introduceres, indlæses disse data i computeren og overføres via programmeringsgrænsefladen 17 og elektronisk forbindelse 18 til kontrolenheden 19, som lagrer den nye information i RAM'en 21.30, for example, an array of radiation-sensitive semiconductors is introduced, this data is loaded into the computer and transmitted via the programming interface 17 and electronic connection 18 to the controller 19 which stores the new information in the RAM 21.

35 En sensorenhed 22, som inkluderer tre strålingsfølsomme halvledere 22a, 22b og 22c, responderer på stråling ved at DK 176996 B1 18 sende elektrisk analoge outputsignaler gennem de elektriske forbindelser 23a, 23b og 23c til A/D omformeren 24, som, hvis det foretrækkes, kan arrangeres i kontrolenheden 19.A sensor unit 22, which includes three radiation-sensitive semiconductors 22a, 22b and 22c, responds to radiation by transmitting electrically analog output signals through the electrical connections 23a, 23b and 23c to the A / D converter 24, which, if preferred , can be arranged in the control unit 19.

Strømstyrkestørrelserne af outputsignalerne er mål for 5 intensiteten af strålingen ved de målte bølgelængder. A/DThe current magnitudes of the output signals measure the intensity of the radiation at the measured wavelengths. A / D

omformeren 24 konverterer de analoge outputsignaler til digitale outputsignaler og sender dem via elektroniske forbindelser 27a, 27b og 27c til kontrolenheden 19.the inverter 24 converts the analog output signals into digital output signals and transmits them via electronic connections 27a, 27b and 27c to the control unit 19.

Kontrolenheden 19 omfatter midler (ikke vist) til at 10 konvertere de digitale outputsignaler til digitale temperaturindikerende signaler. Kontrolenheden 19 henter information om på hvilke bølgelængder hver strålingsfølsomme halvledere 22a, 22b og 22c responderer. Kontrolenheden 19 lagrer de digitale temperaturindikerende signaler i RAM'en 21.The control unit 19 comprises means (not shown) for converting the digital output signals into digital temperature indicating signals. The control unit 19 retrieves information on what wavelengths each radiation-sensitive semiconductors 22a, 22b and 22c respond to. The controller 19 stores the digital temperature indicating signals in the RAM 21.

15 De digitale temperaturindikerende signaler og hvorfra hvilke områder hvert digitale temperaturindikerende signal måles benævnes i den følgende beskrivelse "første målte data".The digital temperature indicating signals and from which areas each digital temperature indicating signal is measured are referred to in the following description "first measured data".

Kontrolenheden 19 omfatter midler til at sammenligne de 20 digitale temperaturindikerende signaler konverteret fra de digitale outputsignaler målt med forskellige strålingsfølsomme halvledere ved forskellige bølgelængder, men ved det samme område.The control unit 19 comprises means for comparing the 20 digital temperature indicating signals converted from the digital output signals measured with different radiation sensitive semiconductors at different wavelengths but at the same range.

25 Ifølge Planck's strålingslov (I) skulle temperaturen være den samme. Hvis forskellen på de digitale temperaturindikerende signaler fra målingerne i det samme område er mindre end den første foruddefinerede forskelsværdi, skyldes stråling sortlegemestråling, og den målte temperatur anses for at være 30 legemets temperatur. Dette betyder, at den målte temperatur kan sammenlignes med f.eks. antændelsestemperaturen. Hvis forskellen er større end den første foruddefinerede forskelsværdi er strålingen delvis forårsaget af stråling, der ikke er fra et sortlegeme, eller der er opstået en fejl i 35 målingerne eller i signalbehandlingen. Målingerne fra dette område tages ikke i betragtning før målingerne indikerer DK 176996 B1 19 stråling fra et sortlegeme. En meddelelse eller fejlmelding, advarsel eller en alarm kan udløses i overensstemmelse med det faktuelle behov og omstændighederne.25 According to Planck's radiation law (I), the temperature should be the same. If the difference in the digital temperature indicating signals from the measurements in the same range is less than the first predefined difference value, radiation is due to black body radiation and the measured temperature is considered to be the body temperature. This means that the measured temperature can be compared with e.g. ignition temperature. If the difference is greater than the first predefined difference value, the radiation is partly caused by radiation that is not from a black body or an error has occurred in the measurements or in the signal processing. Measurements from this area are not taken into account until the measurements indicate DK 176996 B1 19 radiation from a black body. A message or error message, warning or alarm can be triggered according to the factual needs and circumstances.

5 Kontrolenheden 19 omfatter midler til at sammenligne de første målte data og de første databasedata, for derved at sammenligne temperatur i et område fra de første målte data med antændelsestemperaturen af materialet i området fra de første databasedata. Hvis forskellen ikke er mindre end den anden 10 foruddefinerede forskelsværdi for materialet, fortolkes situationen ikke som værende truende og ingen handling udføres.The control unit 19 comprises means for comparing the first measured data and the first database data, thereby comparing temperature in a range of the first measured data with the ignition temperature of the material in the range of the first database data. If the difference is not less than the other 10 predefined difference value for the material, the situation is not interpreted as threatening and no action is taken.

Hvis forskellen mellem temperaturerne er mindre end den anden foruddefinerede forskelsværdi for materialet, afsendes et alarmsignal. Alarmsignalet sendes via den elektroniske 15 forbindelse 25 til en alarmdiode 26, som kan være en lysudsendende diode. Et alarmsignal afsendes også via bus 28 til en ekstern brandalarm eller til et brandslukningssystem, som vil slukke for elektriciteten og maskinerne placeret i området, og f.eks. sprinkle brandslukningsmiddel i området.If the difference between temperatures is less than the other predefined difference value for the material, an alarm signal is sent. The alarm signal is sent via the electronic connection 25 to an alarm diode 26, which may be a light emitting diode. An alarm signal is also transmitted via bus 28 to an external fire alarm or to a fire extinguishing system which will turn off the electricity and machinery located in the area, and e.g. sprinkle fire extinguishing agent in the area.

20 Både den elektroniske forbindelse 25 og bussen 28 kan være trådløse forbindelser.Both the electronic connection 25 and the bus 28 can be wireless connections.

Adressen på branddetektionssystemet 16 sættes manuelt fra branddetektorens yderside via dipswitch 29 i forbindelse med 25 kontrolenheden 19 via elektronisk forbindelse 30. En strømforsyning 31 forsyner kontrolenheden 19 via elektrisk forbindelse 32.The address of the fire detection system 16 is manually set from the outside of the fire detector via dipswitch 29 in connection with the 25 control unit 19 via electronic connection 30. A power supply 31 supplies the control unit 19 via electrical connection 32.

I en udførelsesform er funktions-dipswitch 33 anvendt til 30 manuelt at ændre funktionen af branddetektionssystemet til et gasdetektionssystem eller til et røgdetektionssystem.In one embodiment, the function dipping switch 33 is used to manually change the function of the fire detection system to a gas detection system or to a smoke detection system.

Funktions-dipswitchen er forbundet med kontrolenheden 19 via elektronisk forbindelse 34.The function dipping switch is connected to the control unit 19 via electronic connection 34.

35 Hvis branddetektoren anvendes som en gasdetektor ligner proceduren den procedure, som er beskrevet for branddetektoren.35 If the fire detector is used as a gas detector, the procedure is similar to the procedure described for the fire detector.

DK 176996 B1 20DK 176996 B1 20

Gasserne kan f.eks. være en del af eller anvendes under en produktion, bearbejdning eller forædling i industrien, dannes hvis noget i produktionen, bearbejdningen eller forædlingen går galt, eller dannes under afbrænding af materialer i det 5 overvågede rum. Målte gasidentifikationsdata indlæses i computeren og overføres via programmeringsgrænsefladen 17 og elektronisk forbindelse 18 til kontrolenheden 19, som lagrer dataene i en RAM 21 placeret i kontrolenheden. Der er også data, som identificerer de områder i det overvågede rum, som de 10 strålingsfølsomme halvledere overvåger, hvilke strålingsbølgelængde hver strålingsfølsomme halvleder responderer på og den første foruddefinerede forskelsværdi og en tredje foruddefineret forskelsværdi. Betydningen af den tredje foruddefinerede forholdsværdi er forklaret nedenfor. Fra 15 databasen henter kontrolenheden 19 data vedrørende absorptionsbølgelængder for gasser, som skal overvåges på en måde svarende til den ovenfor beskrevne for branddetektionssystemet.The gases can e.g. be part of or used during a production, processing or processing in the industry, if something in the production, processing or processing goes wrong, or is formed during burning of materials in the supervised room. Measured gas identification data is loaded into the computer and transmitted via the programming interface 17 and electronic connection 18 to the controller 19, which stores the data in a RAM 21 located in the controller. There are also data identifying the areas of the monitored space that the 10 radiation-sensitive semiconductors monitor, which radiation wavelength each radiation-sensitive semiconductor responds to, and the first predefined difference value and a third predefined difference value. The significance of the third predefined ratio value is explained below. From the 15 database, the controller 19 retrieves absorption wavelength data for gases to be monitored in a manner similar to that described above for the fire detection system.

20 Det er vigtigt, at nogle af de strålingsfølsomme halvledere vælges til at have responsbølgelængder ved de undersøgte og interessante gassers absorptionsbølgelængder, og andre vælges til ikke at have responslængder ved absorptionsbølgelængderne for disse gasser. Vægge, gulve, lofter og maskiner osv.It is important that some of the radiation-sensitive semiconductors are chosen to have response wavelengths at the absorption wavelengths of the gases studied and others are chosen not to have response lengths at the absorption wavelengths of these gases. Walls, floors, ceilings and machines, etc.

25 udsender alle stuetemperatur sortlegemestråling. Kurve 1 i fig.25 emits all room temperature black body radiation. Curve 1 of FIG.

1 illustrerer spektralfordelingen af strålingen ved omtrent stuetemperatur. Hvis maskinerne er varme, vil maskinerne selvfølgelig udsende en sortlegemestråling, der er mere intens og mere forskudt mod blå.1 illustrates the spectral distribution of the radiation at about room temperature. Of course, if the machines are hot, the machines will emit a blackbody radiation that is more intense and more offset to blue.

30 Når en gas opstår i et overvåget rum, vil det ses som dyk i sortlegemestrålingsspektret fra objekterne bag gassen set fra detektoren. Dykkenes bølgelængder er de karakteristiske bølgelængder for gassens absorptionstoppunkter. Den relative 35 størrelse af dykkene i sortlegemestrålingsspektret svarer til de relative højder af de forskellige absorptionstoppunkter og 2l DK 176996 B1 kan anvendes til yderligere at bekræfte tilstedeværelsen af gassen.30 When a gas occurs in a monitored room, it will be seen as dives in the blackbody radiation spectrum from the objects behind the gas seen from the detector. The wavelengths of the dives are the characteristic wavelengths of the gas absorption peaks. The relative size of the dives in the blackbody radiation spectrum corresponds to the relative heights of the different absorption peak points and 2l DK 176996 B1 can be used to further confirm the presence of the gas.

De strålingssensitive halvledere 22a, 22b og 22c, respondererThe radiation sensitive semiconductors 22a, 22b and 22c respond

5 på stråling ved at sende elektrisk analoge outputsignaler gennem de elektriske forbindelser 23a, 23b og 23c til A/D5 on radiation by transmitting electrically analog output signals through electrical connections 23a, 23b and 23c to A / D

omformeren 24, i den foreliggende udførelsesform placeret i kontrolenheden 19. Strømstyrkestørrelserne for outputsignalerne er mål for strålingsintensiteten ved de målte bølgelængder. A/D 10 omformeren 24 konverterer de analoge outputsignaler til digitale outputsignaler og sender dem via elektroniske forbindelser 27a, 27b og 27c til kontrolenhed 19.inverter 24, in the present embodiment located in the control unit 19. The current magnitudes of the output signals are measures of the radiation intensity at the measured wavelengths. The A / D 10 converter 24 converts the analog output signals into digital output signals and transmits them via electronic connections 27a, 27b and 27c to control unit 19.

Kontrolenheden 19 henter information om på hvilke bølgelængder 15 hver strålingsfølsomme halvleder 22a, 22b og 22c responderer. Kontrolenheden 19 deler de digitale outputsignaler i to kategorier, hvor den første kategori omfatter de digitale outputsignaler målt ved hjælp af strålingsfølsomme halvledere , der respondere på bølgelængder, der ikke er ved 20 absorptionsbølgelængderne af de undersøgte gasser, og den anden kategori omfatter de digitale outputsignaler målt af strålingsfølsomme halvledere, der responderer på bølgelængder ved absorptionsbølgelængderne af de undersøgte gasser.The control unit 19 retrieves information at what wavelengths 15 each radiation-sensitive semiconductor 22a, 22b and 22c respond. The control unit 19 divides the digital output signals into two categories, the first category comprising the digital output signals measured by radiation-sensitive semiconductors responding to wavelengths not at the absorption wavelengths of the gases investigated, and the second category comprising the digital output signals measured of radiation-sensitive semiconductors responding to wavelengths at the absorption wavelengths of the gases studied.

25 Kontrolenheden 19 omfatter midler til at konvertere de digitale outputsignaler i den første kategori til digitale temperaturindikerende signaler. Kontrolenheden 19 lagrer den første kategori af digitale outputsignaler i RAM'en 21. Dataene vedrørende de digitale temperaturindikerende signaler fra den 30 første kategori og fra hvilke områder hvert digitale temperaturindikerende signal fra den første kategori er målt, er i den følgende beskrivelse benævnt "anden målt data".The control unit 19 comprises means for converting the digital output signals of the first category into digital temperature indicating signals. The controller 19 stores the first category of digital output signals in the RAM 21. The data regarding the digital temperature indicating signals from the first category and from which areas each digital temperature indicating signal from the first category is measured, is referred to in the following description as "second measured data ".

Dataene vedrørende de digitale outputsignaler fra den anden kategori og fra hvilke områder hvert digitale outputsignal fra 35 den anden kategori er målt, er i den følgende beskrivelse benævnt "første målte intensitet".The data concerning the digital output signals from the second category and from which areas each digital output signal from the second category is measured are referred to in the following description as "first measured intensity".

DK 176996 B1 22DK 176996 B1 22

Kontrolenheden 19 omfatter midler til at sammenligne de digitale temperaturindikerende signaler fra de anden målte data konverteret fra de digitale outputsignaler målt af forskellige 5 strålingsfølsomme halvledere ved forskellige bølgelængder men i det samme område. Ifølge Planck's strålingslov (I) skal temperaturen være den samme. Hvis forskellen på de digitale temperaturindikerende signaler fra den første kategori fra målingerne i det samme område er mindre end den første 10 foruddefinerede forskelsværdi, skyldes strålingen sortlegemestråling, og den målte temperatur bedømmes at være legemets temperatur, i det følgende benævnt "første målte temperatur". Hvis forskellen er større end den første foruddefinerede forskelsværdi, er strålingen delvist forårsaget 15 af stråling, der ikke er fra et sortlegeme, eller en fejl er opstået i målingerne eller i signalbehandlingen. Målingerne fra dette område er ikke taget i betragtning før målinger indikerer stråling fra et sortlegeme. En melding eller fejlmelding, advarsel eller en alarm kan udløses i overensstemmelse med de 20 faktuelle behov og omstændigheder.The control unit 19 comprises means for comparing the digital temperature indicating signals from the second measured data converted from the digital output signals measured by different radiation sensitive semiconductors at different wavelengths but in the same region. According to Planck's Radiation Act (I), the temperature must be the same. If the difference of the digital temperature indicating signals from the first category from the measurements in the same range is less than the first predefined difference value, the radiation is due to black body radiation and the measured temperature is judged to be the body temperature, hereinafter referred to as "first measured temperature". If the difference is greater than the first predefined difference value, the radiation is partially caused by radiation that is not from a black body or an error has occurred in the measurements or in the signal processing. The measurements from this area are not taken into account until measurements indicate radiation from a black body. A message or error message, warning or alarm can be triggered according to the 20 factual needs and circumstances.

Kontrolenheden 19 konverterer den første målte temperatur til intensiteter ifølge Planck's strålingslov (I) for hver lagret bølgelængde, ved hvilke de undersøgte gasser absorberer. Disse 25 intensiteter og tilsvarende bølgelængder er i det følgende benævnt "første databaseintensiteter".The control unit 19 converts the first measured temperature to intensities according to Planck's radiation law (I) for each stored wavelength at which the gases studied absorb. These 25 intensities and corresponding wavelengths are hereinafter referred to as "first database intensities".

Kontrolenheden 19 omfatter midler til at sammenligne de første målte intensiteter og de første databaseintensiteter, således 30 at strålingsintensiterne ved en bølgelængde fra de første målte intensiteter sammenlignes med strålingsintensiterne ved den samme bølgelængde fra de første databaseintensiteter og deres forskel beregnes.The control unit 19 comprises means for comparing the first measured intensities and the first database intensities, so that the radiation intensities at a wavelength from the first measured intensities are compared with the radiation intensities at the same wavelength from the first database intensities and their difference is calculated.

35 Hvis forholdet er mindre end den tredje foruddefinerede værdi for materialet, fortolkes situationen ikke som værende truende 23 DK 176996 B1 og ingen handling udføres. Hvis forskellen mellem temperaturerne ikke er mindre end den tredje foruddefinerede værdi for materialet, sendes et alarmsignal. Alarmsignalet sendes via den elektroniske forbindelse 25 til en alarmdiode 26 5 som kan være en lysudsendende diode. Et alarmsignal sendes også via bus 28 til en ekstern gasalarm eller til f.eks.35 If the ratio is less than the third predefined value for the material, the situation is not interpreted as threatening and no action is taken. If the difference between the temperatures is not less than the third predefined value for the material, an alarm signal is sent. The alarm signal is sent via the electronic connection 25 to an alarm diode 26 5 which can be a light emitting diode. An alarm signal is also sent via bus 28 to an external gas alarm or to e.g.

ventilationssystem, som vil blæse frisk luft ind eller suge gassen ud og måske slukke for elektriciteten og maskinerne placeret i området, hvis gassen er eksplosiv.ventilation system which will blow in fresh air or suck the gas out and may switch off the electricity and machinery located in the area if the gas is explosive.

1010

Fig. 4 beskriver mere detaljeret et eksempel på konfigurationen af branddetektionssystemet 16 vist i fig. 3, med tre strålingsfølsomme halvledere 35a, 35b og 35c. Elektriske forbindelser 36a, 36b og 36c videresender de elektriske 15 outputsignaler fra de strålingsfølsomme halvledere til henholdsvis forstærkere 37a, 37b og 37c. Forstærkerne har en negativ feedback for at undgå svingninger og temperaturdrift.FIG. 4 describes in more detail an example of the configuration of the fire detection system 16 shown in FIG. 3, with three radiation-sensitive semiconductors 35a, 35b and 35c. Electrical connections 36a, 36b and 36c forward the electrical 15 output signals from the radiation sensitive semiconductors to amplifiers 37a, 37b and 37c, respectively. The amplifiers have a negative feedback to avoid oscillations and temperature drift.

Et kredsløb 38 med en zenerdiode 39 bevarer spændingen, som konstant forsyner forstærkerne via elektronisk forbindelse 40, 20 for at give stabil forstærkning. Underkredsløbet 38 føder en kontrolenhed 41 med et høj- og et lavstabilt referencepotentiale via henholdsvis elektroniske forbindelser 42 og 43. Elektroniske forbindelser 44a, 44b og 44c forbinder 3 forstærkere med lavpasfiltre 45a, 45b og 45c. Elektriske 25 forbindelser 46a, 46b og 46c dirigerer outputsignalerne til kontrolenheden 41. En ekstern 8GHz oscillator 47, som fungerer som taktur for kontrolenheden 41, er forbundet til kontrolenheden. Strømforsyningen (ikke vist) føder kontrolenheden via elektronisk forbindelse 48. En 30 omskifterfunktion 49, anvendt til at omskifte detektoren mellem funktionerne branddetektor, gasdetektor og røgdetektor, er ved hjælp af elektroniske forbindelser 50a, 50b, 50c og 50d koblet til kontrolenheden ved fire ben. Omskiftningen er i en udførelsesform gjort manuelt ved hjælp af en dipswitch.A circuit 38 with a zener diode 39 maintains the voltage which constantly supplies the amplifiers via electronic connection 40, 20 to provide stable amplification. Subcircuit 38 feeds a control unit 41 with a high and a low reference reference potential via electronic connections 42 and 43, respectively. Electronic connections 44a, 44b and 44c connect 3 amplifiers to low-pass filters 45a, 45b and 45c. Electrical connections 46a, 46b and 46c direct the output signals to the control unit 41. An external 8GHz oscillator 47, which acts as a clock for the control unit 41, is connected to the control unit. The power supply (not shown) feeds the control unit via electronic connection 48. A 30 switching function 49, used to switch the detector between the functions fire detector, gas detector and smoke detector, is connected to the control unit by four pins by means of electronic connections 50a, 50b, 50c and 50d. In one embodiment, the switching is done manually by means of a dipswitch.

35 DK 176996 B1 2435 DK 176996 B1 24

En programmeringsgrænseflade 51 anvendes til at muliggøre kommunikationen mellem kontrolenheden og en computer. Den består af en JTAG port 52, som er forbundet til kontrolenheden 41 via elektronisk forbindelse 53a, 53b, 53c, 53d og 53e.A programming interface 51 is used to enable communication between the controller and a computer. It consists of a JTAG port 52 which is connected to the control unit 41 via electronic connection 53a, 53b, 53c, 53d and 53e.

55

Claims (15)

25 DK 176996 B1 Krav.25 DK 176996 B1 Requirements. 1. Branddetektionssystem (16) af den art som omfatter en første strålingsfølsom halvleder (22a,35a) til at måle en 5 første strålingsintensitet ved en første bølgelængde og udsendt fra et område, som er modtageligt for brand, og dannende et første outputsignal repræsenterende den første strålingsintensitet, og mindst en anden strålingsfølsom halvleder (22b,22c,35b,35c) til at måle 10 mindst en anden strålingsintensitet ved mindst en anden bølgelængde og udsendt fra området, som er modtagelig for brand og skabende et anden outputsignal, som repræsenterer den anden strålingsintensitet, kendetegnet ved at branddetektionssystemet (16) omfatter, 15. at den første strålingsfølsomme halvleder (22a,35a) og den mindst ene anden strålingsfølsomme halvleder (22b,22c,35b,35c) er arrangeret i et foruddefineret mønster, - at branddetektionssystemet (16) har midler til at 20 konvertere det første outputsignal til et første temperaturindikerende signal og det mindst anden outputsignal til mindst et anden temperaturindikerende signal, - processormidler til at sammenligne det første 25 temperaturindikerende signal med det mindst anden temperaturindikerende signal, hvilket anden temperaturindikerende signal tjener som en kontrol for det første temperaturindikerende signal, - en database (20) inkluderende antændelsesdata for 30 materialer på et letantændeligt brandmål, og - sammenligningsmidler til at sammenligne de temperaturindikerende signaler med databasen. 1 Branddetektionssystem (16) ifølge krav 1, kendetegnet ved, 35 at mønsteret er valgt fra gruppen bestående af et 2- DK 176996 B1 26 dimensionel array, et 3-dimensionel array, koncentriske cirkler, polygoner eller tilfældig rækkefølge.A fire detection system (16) of the type comprising a first radiation-sensitive semiconductor (22a, 35a) for measuring a first radiation intensity at a first wavelength and emitted from a region susceptible to fire, forming a first output signal representing the first radiation intensity, and at least one second radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) to measure at least a second radiation intensity at at least a second wavelength and emitted from the region susceptible to fire and creating a second output signal representing it second radiation intensity, characterized in that the fire detection system (16) comprises, 15. the first radiation-sensitive semiconductor (22a, 35a) and the at least one second radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) are arranged in a predefined pattern, - that the fire detection system (16) has means for converting the first output signal to a first temperature indicating signal and the mind a second output signal for at least one second temperature indicating signal, - processor means for comparing the first temperature indicating signal with the at least second temperature indicating signal, which second temperature indicating signal serves as a control for the first temperature indicating signal, - a database (20) including ignition data for 30 materials on an easily flammable fire target, and - comparative means for comparing the temperature indicating signals with the database. Fire detection system (16) according to claim 1, characterized in that the pattern is selected from the group consisting of a 2-dimensional array, a 3-dimensional array, concentric circles, polygons or random order. 3. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 1, kendetegnet ved 5 at de strålingsfølsomme halvledere (22a, 22b,22c,35a, 35b,35c) er valgt fra gruppen bestående af fotodioder, PIN dioder, CMOS kredsløb, bolometer eller CCD chips og kombination af disse.Fire detection system (16) according to claim 1, characterized in that the radiation-sensitive semiconductors (22a, 22b, 22c, 35a, 35b, 35c) are selected from the group consisting of photodiodes, PIN diodes, CMOS circuits, bolometers or CCD chips and combination of these. 4. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 1, kendetegnet ved at de strålingsfølsomme halvledere (22a, 22b, 22c, 35a,35b, 35c) måler i bølgelængdeområdet fra 200nm til 30μιη.Fire detection system (16) according to claim 1, characterized in that the radiation-sensitive semiconductors (22a, 22b, 22c, 35a, 35b, 35c) measure in the wavelength range from 200nm to 30μιη. 5. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 1, kendetegnet ved 15 at midlerne til at konvertere et outputsignal til et temperaturindikerende signal, processormidlerne og sammenligningsmidlerne inkluderer en kontrolenhed (19,41) og softwareprogrammer.Fire detection system (16) according to claim 1, characterized in that the means for converting an output signal to a temperature indicating signal, the processor means and the comparative means include a control unit (19, 41) and software programs. 6. Branddetektionssystem (16) ifølge ethvert af de foregående krav 1 - 5, kendetegnet ved at branddetektionssystemet (16) yderligere omfatter mindst en gasdetektor.Fire detection system (16) according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the fire detection system (16) further comprises at least one gas detector. 7. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 6, kendetegnet ved 25 at databasen (20) omfatter data, som repræsenterer bølgelængderne, ved hvilke mindst nogle gasser absorberer stråling.Fire detection system (16) according to claim 6, characterized in that the database (20) comprises data representing the wavelengths at which at least some gases absorb radiation. 8. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 6, kendetegnet ved 30 at branddetektionssystemet (16) har en ekstern strålingskilde.Fire detection system (16) according to claim 6, characterized in that the fire detection system (16) has an external radiation source. 9. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 6, kendetegnet ved at branddetektionssystemet (16) omfatter en gnistdetektor 35 med en responstid, som er hurtigere end 8ms og med en følsomhed, som er lavere end 1.1 mW/cm1. DK 176996 B1 27Fire detection system (16) according to claim 6, characterized in that the fire detection system (16) comprises a spark detector 35 having a response time faster than 8ms and having a sensitivity lower than 1.1 mW / cm1. DK 176996 B1 27 10. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 6, kendetegnet ved at branddetektionssystemet (16) omfatter en røgdetektor.Fire detection system (16) according to claim 6, characterized in that the fire detection system (16) comprises a smoke detector. 11. Branddetektionssystem (16) ifølge krav 6, kendetegnet ved, at branddetektionssystemet (16) omfatter en temperatursensor.Fire detection system (16) according to claim 6, characterized in that the fire detection system (16) comprises a temperature sensor. 12. Fremgangsmåde til detektering af brand anvendende 10 branddetekteringssystemet (16) ifølge ethvert af de foregående krav 1 - 11, kendetegnet ved at fremgangsmåden omfatter trinnene - i en database (20) på en kontrolenhed (19,41) at lagre antændelsestemperaturer på mindst nogle 15 materialer lokaliseret i et område modtageligt for brand, - at måle strålingsintensitet fra mindst et område i zonen ved en første specificeret bølgelængde med en første strålingsfølsom halvleder (22a,35a), som 20 returnerer et første outputsignal, - at måle strålingsintensitet fra det mindst ene område i zonen ved i det mindst en anden specificeret bølgelængde med mindst en anden strålingsfølsom halvleder (22b,22c, 35b,35c), som returnerer mindst 25 et anden outputsignal, - at konvertere det returnerede første outputsignal fra den første strålingsfølsomme halvleder (22a,35a) målt ved den første bølgelængde til et første temperaturindikerende signal, 30. at konvertere det mindst anden outputsignal fra den mindst ene anden strålingsfølsomme halvleder (22b, 22c, 35b, 35c) målt ved den mindst ene anden bølgelængde til i det mindst et anden temperaturindikerende signal, 35. at sammenligne det første temperaturindikerende signal med det mindst ene anden temperaturindikerende DK 176996 B1 28 signal, og bestemme en første forskelsværdi, og hvis første forskelsværdi er mindre end en første foruddefineret forskelsværdi så, - sammenligne det første temperaturindikerende signal 5 med databasens antændelsestemperatur for materialet i det overvågede område, og en anden forskelsværdi bestemmes, og - hvis den anden forskelsværdi er under en anden foruddefineret forskelsværdi afsendes et alarmsignal. 10Method for detecting fire using the fire detection system (16) according to any one of the preceding claims 1 - 11, characterized in that the method comprises the steps of storing ignition temperatures of at least some in a database (20) on a control unit (19, 41). 15 materials located in an area susceptible to fire, - measuring radiation intensity from at least one area of the zone at a first specified wavelength with a first radiation-sensitive semiconductor (22a, 35a) returning a first output signal, - measuring radiation intensity from the least one area of the zone by at least one other specified wavelength with at least one other radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) returning at least 25 a second output signal, - converting the returned first output signal from the first radiation-sensitive semiconductor (22a , 35a) measured at the first wavelength of a first temperature indicating signal, 30. that ko invert the at least second output signal from at least one other radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) measured at at least one second wavelength to compare at least one temperature-indicating signal, 35. comparing the first temperature-indicating signal with at least one other temperature indicating DK 176996 B1 28 signal, and determining a first difference value, and if the first difference value is less than a first predefined difference value, then - comparing the first temperature indicating signal 5 with the ignition temperature of the database for the material in the monitored area and a second difference value is determined, and - if the second difference value is below another predefined difference value, an alarm signal is sent. 10 13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved at den første foruddefinerede forskelsværdi er valgt at være lavere end 10°C.Process according to claim 12, characterized in that the first predefined difference value is chosen to be lower than 10 ° C. 14. Fremgangsmåde for detektering af brand ifølge krav 12, kendetegnet ved at fremgangsmåde omfatter trinnene - i en database (20) på en kontrolenhed (19,41) at lagre absorptionsbølgelængder for et stort antal gasmolekyler, 20. at måle strålingsintensitet fra mindst et område i zonen ved mindst en absorptionsbølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med en første strålingsfølsom halvleder (22a,35a), som returnere et absorptionsoutputsignal, 25. at måle strålingsintensitet fra det mindst ene område i zonen ved mindst en ikke-absorptionsbølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med mindst en anden strålingsfølsom halvleder (22b,22c,35b,35c), som returnere mindst et ikke-absorptionsoutputsignal, 30. at sammenligne det mindst ene absorptionsoutputsignal med det mindst ene ikke-absorptionssignal og at bestemme hvorvidt, der er en forskel mellem det mindst ene absorptionsoutputsignal og det mindst ene ikke-absorptionssignal, som skyldes absorption, og 9Q DK 176996 B1 2 y - at sende et alarmsignal, hvis forskellen skyldes absorption.The method of detecting fire according to claim 12, characterized in that the method comprises the steps of storing absorption wavelengths for a large number of gas molecules in a database (20) on a control unit (19, 41), 20. measuring radiation intensity from at least one region in the zone at least one absorption wavelength for the at least one monitored gas molecule with a first radiation sensitive semiconductor (22a, 35a) returning an absorption output signal, 25. measuring radiation intensity from the at least one region of the zone at least one non-absorption wavelength for the at least one monitored gas molecule with at least one other radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c) returning at least one non-absorption output signal, 30. comparing at least one absorption output signal with at least one non-absorption signal, and determining whether there is a difference between the at least one absorption output signal and the at least one non-absorption signal due absorption - and 9Q DK 176996 B1 2 y - to send an alarm signal if the difference is due to absorption. 15. Fremgangsmåde til detektion af brand ifølge ethvert af de 5 foregående krav 12, 13 eller 14, kendetegnet ved at fremgangsmåden yderligere omfatter trinnene - at konvertere temperaturen svarende til det første temperaturindikerende signal til en intensitet for mindst en absorptionsbølgelængde for mindst et 10 gasmolekyle til en første databaseintensitet, - at måle strålingsintensiteten fra det mindst ene område i zonen ved mindst en absorptionsbølgelængde for det mindst ene overvågede gasmolekyle med mindst en anden strålingsfølsom halvleder (22b,22c,35b,35c), 15 som returnerer mindst et absorptionsoutputsignal, - at sammenligne det mindst ene absorptionsoutputsignal med den mindst ene første databaseintensitet, og hvis forholdet mellem absorptionsoutputsignalet og den første databaseintensitet for bølgelængden, der er 20 karakteristisk for det mindst ene gasmolekyle er mindre end en tredje foruddefineret værdi, så - at sende et alarmsignal. 25Method for detecting fire according to any one of the preceding claims 12, 13 or 14, characterized in that the method further comprises the steps of - converting the temperature corresponding to the first temperature indicating signal to an intensity for at least one absorption wavelength for at least one gas molecule to a first database intensity; - measuring the radiation intensity from the at least one region of the zone at least one absorption wavelength for the at least one monitored gas molecule with at least one radiation-sensitive semiconductor (22b, 22c, 35b, 35c), 15 returning at least one absorption output signal, comparing the at least one absorption output signal with the at least one first database intensity, and if the ratio of the absorption output signal to the first database intensity for the wavelength characteristic of the at least one gas molecule is less than a third predefined value, then - sending an alarm signal. 25
DKPA200701861A 2007-12-21 2007-12-21 Fire detection system and method for early fire detection DK176996B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200701861A DK176996B1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Fire detection system and method for early fire detection
EP08863840.8A EP2235703B1 (en) 2007-12-21 2008-12-15 A fire detecting system and method for early detection of fire
PCT/EP2008/067509 WO2009080581A1 (en) 2007-12-21 2008-12-15 A fire detecting system and method for early detection of fire

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200701861A DK176996B1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Fire detection system and method for early fire detection
DK200701861 2007-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK200701861A DK200701861A (en) 2009-06-22
DK176996B1 true DK176996B1 (en) 2010-11-01

Family

ID=40510505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DKPA200701861A DK176996B1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Fire detection system and method for early fire detection

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2235703B1 (en)
DK (1) DK176996B1 (en)
WO (1) WO2009080581A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106066211A (en) * 2016-06-30 2016-11-02 王永福 A kind of Spark plug optical fiber sensor method and system utilizing ultraviolet

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486811A (en) * 1994-02-09 1996-01-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fire detection and extinguishment system
US6064064A (en) * 1996-03-01 2000-05-16 Fire Sentry Corporation Fire detector
US6350988B1 (en) * 1999-02-08 2002-02-26 General Electric Company Optical spectrometer and method for combustion flame temperature determination

Also Published As

Publication number Publication date
DK200701861A (en) 2009-06-22
EP2235703A1 (en) 2010-10-06
EP2235703B1 (en) 2013-08-21
WO2009080581A1 (en) 2009-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3407034B1 (en) Intelligent flame detection device and method using infrared thermography
JP5985359B2 (en) Flame detection apparatus and flame detection method
CN111111074A (en) Fire extinguishing scheduling method and system for power tunnel fire-fighting robot
WO2005010842A1 (en) Method and device for detecting infrared sources
NO337302B1 (en) Method and apparatus for optical detection of hydrogen-maintained flames.
JP6420651B2 (en) Photoelectric smoke detector
JPS6149569B2 (en)
CN104952201A (en) Video fire-alarm monitoring system and method
US9251683B2 (en) Flame detector using a light guide for optical sensing
DK176996B1 (en) Fire detection system and method for early fire detection
CN110043926A (en) Anti-dry burning device and method, smoke machine, cigarette stove complete set of equipments
JP3363044B2 (en) Fire detection method and apparatus in high temperature heat treatment process
CN104949151A (en) Flame detector, combustor and flame detecting method
JPH03263197A (en) Fire detection system
US10845053B2 (en) System and method for detecting flame within a burner
CN113577602A (en) Ship fire-fighting system
JPH0849830A (en) Waste quality-estimating system of waste incinerator
JP2608512B2 (en) Fire detection method
CN108918423A (en) A kind of safety system for the detection of open laser gas
CN117268550B (en) Industrial furnace combustor flame on-line identification system
CN203836952U (en) Flame detector and burner
Keller Multi-spectral System for Autonomous Robotic Location of Fires Indoors
Rooks Light sensors help keep the environment safe
Shekhar et al. Multi infrared (IR) flame detector for tangential fired boiler
Wang et al. Research on multi-parameter joint detection of aircraft cargo fire based on GA-BP

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed

Effective date: 20131231