ES2243027T3 - Detector de incendios. - Google Patents
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Abstract
Detector de incendios con un módulo óptico (5) que presenta una fuente de luz (7), una cámara de medición (9) y un receptor de luz (8), con un sensor de temperatura (13), un sensor adicional (12) para al menos un gas de combustión y una electrónica de evaluación (6) para la combinación lógica de las señales de los sensores (5, 12, 13) individuales, caracterizado porque la electrónica de evaluación (6) está configurada para la diagnosis del tipo de incendio respectivo de acuerdo con uno de los incendios de prueba TF1 a TF6 de la Norma europea EN-54, y porque en virtud de esta diagnosis se lleva a cabo la selección de un algoritmo especial específico de la aplicación para el procesamiento de las señales de los sensores.
Description
Detector de incendios.
La presente invención se refiere a un detector de
incendios con un módulo óptico que presenta una fuente de luz, una
cámara de medición y un receptor de luz, con un sensor de
temperatura, un sensor adicional para al menos un gas de combustión
y una electrónica de evaluación para la combinación lógica de las
señales de los sensores individuales.
En los detectores de incendios de este tipo, que
se designan como detectores de incendios múltiples o de sensores
múltiples, el módulo óptico sirve para la detección de humo y el
sensor de temperatura sirve para la detección del calor que se
produce cuando se declara un incendio. El módulo óptico puede medir
o bien la luz de la fuente de luz dispersada por partículas de humo
o la luz debilitada a través de estas partículas de humo. En el
primer caso se trata del módulo óptico de un detector de luz
dispersa y en el segundo caso de trata del módulo óptico de un
detector de extinción puntual o de un detector de luz transmitida.
En ambos casos, el módulo óptico está configurado de tal forma que
no puede penetrar luz extraña perturbadora y el humo muy ligeramente
en la cámara de medición. El sensor de temperatura sirve tanto para
la elevación de la sensibilidad como también para la mejora de la
seguridad frente a falsa alarma del detector de luz dispersa. Un
detector de luz dispersa con un sensor de temperatura se describe,
por ejemplo, en el documento EP-A-0
654 770.
El detector de luz dispersa y el detector de luz
transmitida son extraordinariamente sensibles y pueden detectar
incendios con alta seguridad. Pero la alta sensibilidad puede
conducir en ciertos casos a alarmas falsas, lo que no es deseable
por varias razones. Puesto que, aparte de que las alarmas falsas
reducen al menos tendencialmente la atención del personal de
seguridad respectivo, en la mayoría de los países, el cuerpo de
bomberos y/o la policía, para las actuaciones provocadas por alarmas
falsas exigen una indemnización, que se incrementa progresivamente
en determinadas circunstancias con el número de las alarmas falsas.
Por este motivo, actualmente en los detectores de incendios se
presta una prioridad muy alta a la seguridad frente a falsa
alarma.
En un detector de incendios descrito en el
documento JP-A-06 301 870 del tipo
mencionado al principio, se mejora la seguridad frente a falsa
alarma porque la evaluación de las señales de los sensores se
realiza en una lógica
Fuzzy.
Fuzzy.
A través de la invención debe mejorarse
adicionalmente ahora la evaluación del detector con una reducción
simultánea de su tiempo de reacción y debe conseguirse, además, un
comportamiento de reacción homogéneo del detector. Comportamiento
homogéneo del detector significa que el detector debe reaccionar
aproximadamente igual a diferentes incendios y no de una manera
extremadamente rápida a un tipo de incendio y de una manera
extremadamente lente o incluso no reacciona a otro tipo de
incendio.
Este cometido se soluciona según la invención
porque la electrónica de evaluación para la diagnosis del tipo de
incendio respectivo está configurada de acuerdo con uno de los
incendios de prueba TF1 a TF6 de la Norma europea
EN-54, y porque en virtud de esta diagnosis se lleva
a cabo la selección de un algoritmo especial específico de la
aplicación para el procesamiento de las señales de los sensores.
Una primera forma de realización preferida del
detector de incendios según la invención se caracteriza porque la
electrónica de evaluación presenta un regulador Fuzzy para la
realización de la combinación lógica mencionada.
De acuerdo con la Norma europea
EN-54 existen los siguientes seis incendios de
prueba diferentes (de forma abreviada TF):
- TF1: incendio de madera
- TF2: incendio de madera sin llama
- TF3: incendio de mecha sin llama
- TF4: Incendio de espuma
- TF5: Incendio de heptano
- TF6: incendio de alcohol
El módulo óptico del detector de incendios según
la invención o bien puede estar configurado de tal forma que en la
cámara de medición se mide la luz de la fuente de luz dispersada por
partículas de humo o la luz debilitada por estas partículas de humo.
En el primer caso, se trata del principio de detección de un
detector de luz dispersa, en el segundo caso se trata de principio
de detección de un detector de luz transmitida. En este caso, el
detector de luz dispersa puede estar configurado como difusos hacia
delante o difusor hacia atrás o como difusor hacia delante y hacia
atrás. Este último tiene la ventaja de que con la ayuda de la
dispersión con diferentes ángulos de dispersión se puede determinar
qué tipo de humo existe; ver a este respecto el documento
WO-A-84 01650.
El detector de incendios de sensores múltiples
según la invención, que contiene un sensor de humo óptico, un sensor
de temperatura, un sensor de gas combustible y un regulador Fuzzy y
en el que está preparado un algoritmo especial específico de la
aplicación para cada tipo de incendio, abre la posibilidad de
detectar el tipo de incendio respectivo, con la ayuda de una
combinación lógica de las señales de los sensores y de seleccionar
el algoritmo adecuado. De esta manera, se mejora, por una parte, la
seguridad frente falsa alarma (robustez) del detector y, por otra
parte, a través de la selección de los algoritmos específicos de la
aplicación se puede conseguir un comportamiento de reacción
equilibrado del detector.
Además, se abre la posibilidad de un tipo de
diagnosis de problemas, en el que el regulador Fuzzy supervisa si
aparecen con frecuencia ciertas interferencias que están todavía por
debajo de los umbrales de alarma respectivos. El regulador Fuzzy
puede notificar tales interferencias a la central o a través de una
interfaz de comunicación adecuada al personal de servicio y de esta
manera indicar potenciales fuentes de interferencia, cuya causa
puede estar posiblemente en una aplicación falsa del detector
respectivo.
Una segunda forma de realización del detector de
incendios según la invención se caracteriza porque en el regulador
Fuzzy se lleva a cabo una conexión entre la concentración de humo,
la concentración del gas de humo a detectar y un parámetro formado a
partir del gradiente de la temperatura y del gradiente del gas de
humo.
Una tercera forma de realización del detector de
incendios según la invención se caracteriza porque dicho parámetro
está formado por el cociente del gradiente de la temperatura y el
gradiente de gas de humo.
Una cuarta forma de realización preferida del
detector de incendios según la invención se caracteriza porque el
sensor adicional para un gas combustible es un sensor de CO.
Una quinta forma de realización preferida del
detector de incendios según la invención se caracteriza porque la
fuente de luz del módulo óptico está configurada para la emisión de
una radiación en el intervalo de longitudes de onda de la luz
visible.
En una sexta forma de realización preferida, la
longitud de ondas de la radiación emitida por la fuente de luz está
en el intervalo de luz azul o luz roja y tiene con preferencia 460
nm o bien 660 nm, respectivamente.
Otra forma de realización preferida del detector
de incendios según la invención se caracteriza porque en el paso de
los rayos entre la fuente de luz y el receptor de luz está previsto
al menos un filtro de polarización.
Otra forma de realización preferida se
caracteriza porque al menos un filtro de polarización es, por así
decirlo, un polarizador activo con plano de polarización regulable
eléctricamente.
Con preferencia, el polarizador activo está
formado por una pantalla de cristal líquido, cuyo plano de
polarización es regulable a través de la aplicación de una
tensión.
A continuación se explica en detalle la invención
con la ayuda de un ejemplo de realización y de los dibujos; en este
caso:
La figura 1 muestra una representación
esquemática en sección de un detector de incendios según la
invención; y
La figura 2 muestra un esquema de bloques
simplificado del procesamiento de las señales.
El detector de incendios 1 representado en la
figura 1 en una sección axial es esencialmente un detector óptico de
humo, ampliado con sensores adicionales para magnitudes
características de incendios, de acuerdo con la representación se
trata de un detector de luz dispersa. Puesto que tales detectores
ópticos se presuponen conocidos, no se describen aquí en detalle. En
este contexto se remite a los documentos
EP-A-0 616 305 y
EP-A-0 821 330. El detector óptico
de humo puede estar formado también por un llamado detector de
extinción puntual o detector de luz transmitida, como se describe,
por ejemplo, en el documento EP-A-1
017 034.
El detector de incendios 1 representado está
constituido de una manera conocida por un inserto detector 2, que se
puede fijar en un zócalo (no representado) montado con preferencia
en el techo de un espacio a supervisar, y por una campana de
detector 3, solapada sobre el inserto de detector 2, que está
provista en la zona de su cúpula dirigida, en el estado de servicio
del detector, hacia el espacio a supervisar, con orificios de
entrada de humo 4. El inserto de detector 2 comprende esencialmente
un cuerpo de base del tipo de caja, en cuyo lado dirigido hacia la
cúpula del detector está dispuesto un módulo óptico 5 y en su lado
dirigido hacia el zócalo del detector está dispuesta una electrónica
de evaluación 6.
El módulo óptico 5 está constituido, en el caso
de un detector de luz dispersa) esencialmente por una cámara de
medición 9, que contiene una fuente de luz 7 y un receptor de luz 8,
y que está blindada con la ayuda de medios no representados frente a
luz extraña desde el exterior. Los ejes ópticos de la fuente de luz
7, formada por medio de un diodo luminoso infrarrojo y un diodo
luminoso rojo o azul (IRED o LED), y del receptor de luz 8 están
inclinados entre sí, impidiendo a través de este desarrollo y a
través de pantallas que los rayos de luz puedan llegar por vía
directa desde la fuente de luz 7 hacia el receptor de luz 8. La
fuente de luz 7 emite impulsos de luz cortos, intensivos a la parte
central de la cámara de medición 9, donde "el receptor de luz 8
``ve", en efecto, esta parte central de la cámara de medición 9,
pero no la fuente de luz 7.
La luz de la fuente de luz 7 es dispersada a
través del humo que penetra en el espacio de dispersión y una parte
de esta luz de dispersión incide sobre el receptor de luz 8. La
señal del receptor generada de esta manera es procesada por la
electrónica de evaluación 6. Durante el procesamiento, la señal del
receptor es comparada de una manera conocida con un umbral de alarma
y con al menos un umbral de alarma previa, y la electrónica de
evaluación 6 emite, en el caso de que se exceda el umbral de alarma,
una señal de alarma a través de la señal del receptor a una salida
10. En este caso, se garantiza a través del procesamiento
inteligente de las señales que la emisión de la señal de alarma siga
valores de humo lo más bajos posible, si que en este caso, sin
embargo. Se produzcan falsas alarmas inaceptables.
En la trayectoria de los rayos entre la fuente de
luz 7 y el receptor de luz 8 puede estar previsto un llamado
polarizador activo 11, que es un polarizador con plano de
polarización giratorio, para poder medir la dispersión de la luz en
los dos planos de polarización. Este polarizador activo está formado
con preferencia por una placa de polarización electrónica con un
cristal líquido, que gira su plano de polarización en torno a 90º en
el caso de aplicación de una tensión. La medición del grado de
polarización, que es la luz dispersa polarizada en los dos planos de
polarización, puede reducir el tiempo de reacción del detector 1 a
determinados incendios de prueba y de esta manera puede conducir a
un comportamiento de reacción más homogéneo.
Como se puede reconocer, además, a partir de la
figura 1, el detector de incendios 1 contiene adicionalmente al
módulo óptico 5, todavía otros dos sensores para magnitudes
características de incendios y, en concreto, un sensor de CO (en
general: sensor de gas combustible) 12 y un sensor de temperatura
13. Un sensor de CO adecuado se describe en el documento
EP-B-0 612 408 (ver también el
documento EP-A-0 803 850), como
sensores de temperatura han dado buen resultado los
Termistores-NTC (ver a este respecto, el detector de
humo PolyRex del sistema de detección de incendios AlgoRex
- PolyRex y AlgoRex son marcas registradas de la Siemens
Building Technologies AG, Cerberus División, anteriormente Cerberus
AG).
Las consideraciones teóricas y los ensayos de
incendios prácticos han dado como resultado las correlaciones
resumidas en la Tabla siguiente entre los parámetros de incendios
medidos con los diferentes sensores módulo óptico 5, sensor de CO 12
y sensor de temperatura 13. Evidentemente, como otro parámetro de
incendio se mide todavía la cantidad de humo o la concentración de
humo; es decir, la función conocida de un detector óptico de humo y,
por lo tanto, del módulo óptico 5.
Parámetro de incendio | TF1 | TF2 | TF3 | TF4 | TF5 | TF6 |
Concentración de CO | Grande | Reducida | Muy grande | Reducida | Reducida | Reducida |
Gradiente CO/ Gradiente T | Medio | Reducido | Reducido | Medio | Grande | Grande |
Gradiente T | Muy grande | Reducido | Reducido | Grande | Muy grande | Muy grande |
Grado de polarización | Muy grande | Reducido | Reducido | Grande | Muy grande | Reducido |
A partir de la Tabla se deducen los siguientes
resultados.
- \bullet
- La concentración de CO es más adecuada que todos los otros parámetros para la detección precoz de TF3 y está correlacionada aquí con la concentración de humo.
- \bullet
- El cociente del gradiente CO por el gradiente de la temperatura es muy bien adecuado para la detección precoz de TF5 y TF6 y está correlacionado aquí con la subida de la temperatura.
- \bullet
- La subida de la temperatura es muy bien adecuada para la detección precoz de TF1, TF5 y TF6 y está correlacionada aquí con la excepción de TF6 (sin humo) con el grado de polarización. Este resultado se puede interpretar de tal forma que los incendios, que generan mucho calor, generan partículas aerosol bastante pequeñas. La correlación entre la subida de la temperatura y el grado de polarización se puede utilizar como confirmación de la alarma y, por lo tanto, para la elevación de la robustez del detector.
La Tabla muestra, además, que con la ayuda de los
parámetros concentración de CO, cociente de gradiente de CO por
gradiente T así como concentración de humo se pueden diagnosticar
individualmente todos los seis tipos de incendios. Esto significa
que con la ayuda de estos parámetros se puede reconocer claramente
la signatura de un incendio. Por otra parte, también los parámetros
concentración de CO, grado de polarización y concentración de humo
permiten una determinación del tipo de incendio, pero con la
excepción de TF6, que no se puede reconocer con la ayuda de estos
parámetros. La medición del grado de polarización tiene, además, la
ventaja de que también en los casos, en los que la temperatura no se
eleva con suficiente rapidez, se puede reconocer el tipo de
incendio. Este caso puede iniciarse, por ejemplo, en espacios
altos.
Como se representa de forma esquemática en la
figura 2, las señales de los tres sensores, módulo óptico 5 para la
concentración de humo y el grado de polarización, sensor de CO 12 y
sensor de temperatura 13, son un componente de la fase de diagnosis
14 que forma la electrónica de evaluación 6, que contiene
esencialmente un regulador Fuzzy. En la fase de diagnosis 14 se
combinan y se analizan las señales de los sensores y a partir de
este análisis se determina el tipo de incendio. Por último, se
selecciona el algoritmo adecuado para cada tipo de incendio y se
utiliza para la evaluación de las señales de los sensores. Como ya
se ha mencionado, el regulador Fuzzy se puede utilizar también para
fines de diagnosis, para la representación de problemas.
El módulo óptico 5 del detector de incendios
según la invención corresponde según la función a un detector de luz
dispersa habitual con dispersión hacia delante y hacia atrás, o a un
detector de luz dispersa con dispersión hacia delante y hacia atrás,
o a un detector de extinción puntual o detector de luz transmitida.
Un componente esencial del detector de incendios según la invención
es el sensor 12 para al menos un gas combustible, que es con
preferencia un sensor de CO.
Hay que mencionar todavía que, en general, puede
ser ventajoso equipar otros tipos de detectores de incendios
adicionalmente con un sensor de gas combustible, especialmente un
sensor de CO. Tales detectores de incendios son, por ejemplo, los
llamados detectores de humo lineales o detectores de haz como el
tipo DLO1191 de la Siemens Building Technologies AG, Cerberus
División, y los detectores de llamas, como el tipo DF1100 de la
Siemens Building Technologies AG, Cerberus División.
Claims (11)
1. Detector de incendios con un módulo óptico (5)
que presenta una fuente de luz (7), una cámara de medición (9) y un
receptor de luz (8), con un sensor de temperatura (13), un sensor
adicional (12) para al menos un gas de combustión y una electrónica
de evaluación (6) para la combinación lógica de las señales de los
sensores (5, 12, 13) individuales, caracterizado porque la
electrónica de evaluación (6) está configurada para la diagnosis del
tipo de incendio respectivo de acuerdo con uno de los incendios de
prueba TF1 a TF6 de la Norma europea EN-54, y porque
en virtud de esta diagnosis se lleva a cabo la selección de un
algoritmo especial específico de la aplicación para el procesamiento
de las señales de los sensores.
2. Detector de incendios según la reivindicación
1, caracterizado porque la electrónica de evaluación (6)
presenta un regulador Fuzzy para la realización de dicha combinación
lógica.
3. Detector de incendios según la reivindicación
2, caracterizado porque en el regulador Fuzzy se lleva a cabo
una combinación lógica de la concentración de humo con la
concentración de gas combustible y con un parámetro formado a partir
del gradiente de la temperatura y el gradiente del gas de humo.
4. Detector de incendios según la reivindicación
3, caracterizado porque dicho parámetro se forma a través del
cociente del parámetro de temperatura y el gradiente de gas de
humo.
5. Detector de incendios según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el sensor (12)
adicional para un gas combustible es un sensor de CO.
6. Detector de incendios según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la fuente de luz
(7) del módulo óptico (5) está configurada para la emisión de una
radiación en el intervalo de longitudes de ondas de la luz
visible.
7. Detector de incendios según la reivindicación
6, caracterizado porque la longitud de ondas de la radiación
emitida desde la fuente de luz (7) está en el intervalo de luz azul
o roja y con preferencia en 460 nm o bien 660 nm,
respectivamente.
8. Detector de incendios según la reivindicación
6, caracterizado porque en la trayectoria de los rayos entre
la fuente de luz (7) y el receptor de luz (8) está previsto al menos
un filtro de polarización (11).
9. Detector de incendios según la reivindicación
8, caracterizado porque al menos un filtro de polarización
(11) es, por así decirlo, un polarizador activo con plano de
polarización regulable eléctricamente.
10. Detector de incendios según la reivindicación
9, caracterizado porque el polarizador activo está formado
por una pantalla de cristal líquido, cuyo plano de polarización es
regulable a través de la aplicación de una tensión.
11. Detector de incendios según las
reivindicaciones 3 y 10, caracterizado porque durante la
medición de la concentración de humo en el módulo óptico (5) se
lleva a cabo una determinación del grado de polarización de la
radiación de la fuente de luz (7) dispersada en la cámara de
medición (9).
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