KR20170061097A - 폐쇄 공간을 위한 복합 기능 적외선 방사 화재 감지기 - Google Patents

Abstract

굴곡 지지면(12) 및 복수의 적외선 방사 센서(14)를 포함하는 적외선 방사 화재 감지기. 각각의 센서(14)는 개별 시야 방향(SD)과 상기 개별 시야 방향(SD) 주변으로 정의되는 입체 시야각(β)을 가지는 적외선 방사-감응 엘리먼트(16)의 판형 어레이(15)를 포함하하고, 여기서 상기 입체 시야각은 상기 센서들(14)에 연관되는 시야각을 정의한다. 상기 센서들(14)의 개별 시야 방향(SD)은 중심 포인트(C)에서 서로 간에 교차하고, 상기 센서들(14)는 상기 중심 포인트(C)에 대하여 소정의 각 거리를 가지며 서로 떨어져 있으며, 상기 센서들(14)의 상기 입체 시야각(β)은 상기 센서들의 시야각이 서로 겹치지 않도록 균일하고 좁은 폭을 갖는다.

Description

폐쇄 공간을 위한 복합 기능 적외선 방사 화재 감지기 {INFRARED RADIATION FIRE DETECTOR WITH COMPOSITE FUNCTION FOR CONFINED SPACES}

본 발명은 일반적으로 적외선 방사선 이미지 프로세싱에 의해 공간에서 방사되는 열 에너지 데이터 감지 시스템에 관한 것이다.

동일한 출원인에 의한 유럽 특허 제 2801960 호는 적외선 방사 이미지 처리에 의해 공간에서 방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법에 있어서,

상기 공간의 적외선 방사에서 복수의 연속적인 온도를 나타내는 값을 갖는 픽셀의 어레이를 포함하는 각각의 이미지를 수신하는 단계;

미리 결정되는 경보 기준을 만족하는 적어도 하나의 열 파라미터의 변화를 결정하기 위해 상기 복수의 연속적인 일련의 이미지를 처리하는 단계 및

상기 열 파라미터에서 상기 결정되는 변화에 기초하여 상기 공간에서의 이벤트를 감지하는 단계를 포함하는 방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법을 서술한다.

본 교시의 한 가지 목적은 비교적 단순한 구성 요소로 제조 될 수 있지만 높은 수준의 정밀도를 달성 할 수 있는 화재 감지 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 굴곡진 지지면 및 상기 지지면 상에 정렬되는 복수의 적외선 방사 센서를 포함하는 적외선 방사 화재 감지기이며,

각 센서는 상기 센서와 관련되는 시야를 정의하도록 해당 시야 방향과 그 시야 방향 주위에 정의 되는 입체 시야각을 갖는 적외선 방사 감응 엘리먼트의 판형 어레이를 포함하며,

상기 센서의 시야 방향은 중심 포인트에서 교차하고, 상기 센서들은 중심 포인트에 대하여 소정의 각도 거리만큼 서로 떨어져 있으며, 상기 센서의 상기 입체 시야각은 상기 센서의 시야범위가 서로 겹치지 않도록 동일한 좁은 폭을 가진다.

또한, 본 교시는 적외선 방사 이미지 프로세싱에 의해 한정되는 공간에서 방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법에 관한 것으로,

상기 공간의 적외선 방사선 이미지의 순차적인 시리즈를 수신하는 단계로서, 상기 이미지 각각은 온도를 나타내는 값을 가지는 각각의 픽셀의 어레이를 포함하며,

미리 결정되는 경보 기준을 만족하는 적어도 하나의 열 파라미터의 변화를 결정하기 위해 상기 복수의 순차적인 시리즈의 이미지의 연속적인 이미지를 처리하는 단계와

상기 열 파라미터에서 상기 결정되는 변화에 기초하여 상기 공간에서의 이벤트를 감지하는 단계를 포함하는 것이다.

상기 방법은 굴곡진 지지면 및 상기 지지면 상에 정렬되는 복수의 적외선 방사 센서를 포함하는 적어도 하나의 적외선 방사 화재 탐지기를 사용하는 것을 특징으로 하며,

각 센서는 상기 어레이에 수직이며 상기 센서와 연관되는 시야범위를 정의하는 개별 시야 방향 및 상기 시야 방향 주위에 정의되는 입체 시야각을 가지며 적외선 방사 감응 엘리먼트의 판형 어레이를 포함하고,

상기 센서의 시야 방향은 중심 포인트에서 교차하고, 센서들은 중심 포인트에 대하여 소정의 각 거리를 가지며 서로 떨어져 있으며, 상기 입체 시야각은 상기 센서의 상기 시야범위가 서로 겹치지 않도록 동일한 좁은 폭을 가지고, 각 이미지들의 시퀀스는 상기 화재 감지기의 개별 센서에 의해 감지된다.

특히, 상기 방법은 상기 소스에 의해 방출되는 적외선 방사의 제1 부분은 상기 화재 감지기의 상기 센서들 중 오직 하나에 의해 직접 감지되고, 상기 소스에 의해 방출되는 적외선 방사의 제2 부분은 상기 공간의 적어도 하나의 표면에 의해 반사되는 후에 상기 화재 감지기의 적어도 하나의 다른 센서에 의해 감지되며, 상기 소스의 상기 위치는 적외선 방사의 제1 분율을 감지하는 상기 센서의 상기 시야 방향 및 적외선 방사의 제2 분율을 감지하는 적어도 하나의 다른 센서 사이의 기하학적 관계의 함수로써 계산된다.

도 1은 본 교시에 따른 감지기의 원리를 도시한다.
도 2는 본 교시에 따른 감지기의 예시의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 감지기에 사용되는 써모파일 어레이 센서의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 교시에 따른 감지기의 예시의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5 및 도 6은 복수의 감지기 유닛들 사이의 2가지 상이한 통신 모드를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 복수의 감지기를 포함하는 시스템에 대한 2개의 상이한 동작 모드를 도시한다.
도 9 내지 도 13은 본 교시에 따른 감지기를 가지는 에너지 소스의 위치 파악의 기하학적 원리를 도시한다.
도 14 내지 도 16은 본 교시에 따른 감지 방법의 일실시예를 나타내는 흐름도이다.

본 교시에 따른 감지기 및 방법으로, 용이하고 또한 높은 신뢰성을 가지고 화재의 시작을 감지할 수 있으며, 잘못되는 경보를 피할 수 있다. 양자 조건에서 엔트로피의 평가는 오류가 10-8 미만이고 기능적인 안전 수준이 10-6보다 커지도록 가능하다. 또한 화재의 시작을 부분을 안전하게 위치화 할 수 있으므로 감지되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 소화 장치의 직접 작동, 국지적으로나 원격으로 위험 범위 내에서 경보 메시지의 전송을 한다.

본 교시에 따른 감지기는 폐쇄 공간 시스템의 임의의 구성에 적용 가능하며, 360° 각도로 영역을 모니터링 할 수 있다.

본 교시에 따른 감지기 및 방법의 특징 및 장점은 첨부되는 도면을 참고하여 하기의 상세한 설명으로부터 제한되지 않는 예시의 방법으로써 명백해질 것이다.

도 1은 본 교시에 따른 감지기의 원리를 도시한다.

도 2는 본 교시에 따른 감지기의 예시의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 3은 도 2의 감지기에 사용되는 써모파일 어레이 센서의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 4는 본 교시에 따른 감지기의 예시의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 5 및 도 6은 복수의 감지기 유닛들 사이의 2가지 상이한 통신 모드를 나타낸다.

도 7 및 도 8은 복수의 감지기를 포함하는 시스템에 대한 2개의 상이한 동작 모드를 도시한다.

도 9 내지 도 13은 본 교시에 따른 감지기를 가지는 에너지 소스의 위치 파악의 기하학적 원리를 도시한다.

도 14 내지 도 16은 본 교시에 따른 감지 방법의 일실시예를 나타내는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 방사 화재 감지기가 개략적으로 도시되어 있는데, 10으로 표시되어있다. 감지기(10)는 본질적으로 굴곡진 지지면(12) 및 상기 지지면(12) 상에 정렬되는 복수의 적외선 방사 센서(14)를 포함한다. 상기 지지면(12)은 예를 들어 원통형 또는 구형 캡을 가질 수 있다. 상기 센서(14)는 대체로 점 형상이며, 예를 들어 써모파일 어레이 유형일 수 있다. 각 센서(14)는 도 3에 표시되는 적외선 방사 감응 엘리먼트(16)에 의해 형성되는 판형 어레이(15)를 포함한다. 상기 어레이(15) 및 각 센서의 상기 광학은 상기 어레이(15)에 수직 인 센서의 각각의 시야 방향(SD, 도 1 및 시야 방향(SD) 주위에 정의되는 입체 시야각(β)을 식별한다. 각각의 센서(14)는 상기 센서(14)와 연관되는 시야를 정의한다. 단순화를 위해, 도 1에서 각도(β)는 평면 각도로 표현되는 반면, 상기 센서(14)는 단지 1 차원 분포로만 표현된다.

상기 센서(14)의 상기 시야 방향(SD)은 중심 포인트(C)에서 서로 교차하고 상기 센서(14)는 중심 포인트(C)를 기준으로 주어진 각도 거리만큼 서로 떨어져 있다. 상기 센서(14) 시야의 입체 시야각(β)은 상기 센서(14)의 시야가 서로 겹치지 않도록 동일한 좁은 폭을 갖는다.

센서의 수 N, 그들의 방위, 감지기(10) 내의 그들의 상호간의 위치는 모니터링 되는 공간의 총 커버리지를 보장하는 크기로 되어있다.

전술 한 구성에 의해, 각각의 센서는 전체 모니터링 되는 공간의 단일 영역과 관련된다. 따라서, 각각의 센서(14)는 시간에 따라, 이것과 연관되는 상기 공간의 상기 영역의 일련의 적외선 방사 이미지를 포착한다. 각각의 이미지는 픽셀 어레이에 의해 형성된다.

"좁은" 폭 또는 감응 엘리먼트(픽셀)의 수를 줄인 개별 센서의 적용은 집광 렌즈 및/또는 방사 측정파의 필터링 및 경계 조건의 간섭효과 때문에 인접한 감응 엘리먼트들 사이에서 일반적으로 발생하는 굴절 및 보상 오차로부터 자유로운 평가를 가능하게 한다.

감지기(10) 내에 위치되는 J×K 감응 엘리먼트들의 모든 단일 센서(14)는 그 시야 방향(SD)이 다음 것으로부터의 각도 거리 γ를 가지며 시야각 β를 커버하도록 각도 방식으로 정렬된다. γ는 인접한 시야를 만드는 사이의 각을 나타낸다. 이 각도 γ는 광학계(일반적으로 게르마늄 크리스탈)의 교차점에서 방사파의 굴절각에 직접적으로 비례하고, 판독 셀 크기에 연관되는 파장에 비례하는 경계오차 및 크리스탈 격자 평면과 연관되는 반사 오차와 둘다 연결되는 오차 판독 보정 함수를 나타낸다.

상기 각도 γ는 굴절 및 판독 셀(단일 감응 엘리먼트)의 크기에 의해 특징 지어지며, 따라서 센서의 수렴 광학계의 굴곡률 및 파장에 의존한다. 큰 γ값은 초점 이동으로 인한 색수차로 알려진 효과이다. 스넬의 굴절 법칙을 적용하면, 공기에서 n=1이고, α는 물질의 굴절각이며, 구면 수차 방정식을 보간하여 얻어지는 δ=(Δ)/R*sin((ψ+θn)/2)/sin(ψ/2) 이고, γ= [arcsin(n*sin(δ-arcsin((1/n)*sin α))) 이 얻어진다.

4.0026의 굴절률 및 곡률 반경 R=10mm를 특징으로 하는 게르마늄 렌즈를 사용함으로써, 단일 픽셀 β=(15/x)°에 의해 커버되는 각도의 경우에, 각도 β1=((15/x)*(x+1))에 배치되고, 인접 픽셀을 간섭에 의한 영향으로부터 방지하기 위한 한계 값인 γ값이 1.82°와 동일하게 얻어진다.

각도 γ는 또한 센서에 의해 커버되지 않는 영역이 기껏해야 화재 모니터링의 관점과 무관한 이벤트까지만 증가 할 수 있도록 크기가 정해진다.

더욱이, 제한되는 비전 센서의 적용은 각도와 연관되는 오차 증폭 효과를 제거하거나, 적어도 감소 시키는데, 이는 일반적으로 센서의 광학 축으로부터 멀리 떨어진 지점에서의 측정에서 특히 중요하다.

이러한 효과 덕분에, 상기 센서로부터의 총 오차를 포함하는 것이 가능하며, 첫번째 근사값은 10-8의 차수가 될 수 있다.

전술한 바와 같이, 감지기(10)의 각각의 센서(14)는 써모파일 어레이 유형일 수 있으며, 그 통상적인 구조는 도 3에 나타난다. 상기 어레이(15)의 각각의 감응 엘리먼트(16)는 그들의 시야 내에 있는 모든 것의 평균 온도와 연관된다. 상기 센서는 고가의 볼로메트릭 장치를 사용하지 않고 관찰되는 온도의 맵을 실시간으로 재생산할 수 있다.

도 3에 도시되는 구조에서, 각각의 감응 엘리먼트(16)는 증폭기 단, 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 그리고 칩 온도를 측정하기 위한 절대온도에 비례(PTAT)하는 출력을 가지는 센서를 포함한다. 상기 엘리먼트(16) 및 상기 PTAT 센서들의 출력은 RAM 메모리에 저장되고, 외부 마이크로컨트롤러로부터 I2C 인터페이스를 통해 엑세스 가능하며, 이 마이크로컨트롤러는 각 픽셀의 온도를 계산할 수 있다.

도 4를 참조하면, 감지기(10)는 미리 결정되고 설정 가능한 주파수로, 각 픽셀의 상기 온도를 측정하고, 미리 정의되는 알고리즘을 기반으로 열 변화의 존재 가능성을 식별하고 그 결과를 중앙 화재 알람 제어 판넬에 전송하기 위해 규격되는 마이크로컨트롤러와 상기 센서(14)의 RAM 안에 저장되는 데이터를 통합한다.

기능상의 원칙으로 열 변화의 존재, 프리알람 또는 알람은 상기 중앙 화재 알람 제어 판넬에 실시간으로 전송되어야 한다. 모든 진단 데이터(상태의 변화 관련)는 요청시 중앙 화재 알람 제어 판넬에 실시간으로 전송하거나 설정 가능한 시기에 비 요청 모드로 전송해야 한다. 중앙 화재 알람 제어 판넬은 추가 정보, 예를 들어 단일 픽셀 또는 설정 데이터의 전송을 요청할 수 있다.

중앙 화재 알람 제어 판넬과의 통신을 위해 링 및 데이지 체인 구성을 가능하게 하는 2개의 이중 이더넷 채널 구현이 제공된다. 구성 및 재고 데이터를 저장하기 위한 비 휘발성 메모리를 지원하는 감지기(10)가 또한 제공된다.

상기 센서의 NETD(열 분해능)는 RAM의 리프레쉬 빈도에 따라 달라지며 0.5Hz와 512Hz 사이에서 설정할 수 있다. 4Hz에서 NETD는 0.2K(0.2℃)이다. 더 높은 주파수는 더 높은 노이즈 레벨을 의미한다. 주파수는 리프레쉬 빈도와 측정 해상도 사이에서 원하는 밸런스를 유지하도록 설정할 수 있다.

각 써모파일 어레이 센서는 I2C 버스에서 설정할 수 없는 고정 주소 유형으로 가정하여 마이크로컨트롤러와 센서 사이의 적응을 위해 스위치/멀티플렉서 I2C를 사용해야 한다.

도 2를 참조하면, 감지기(10)는, 화재를 감지하는 안전 기능을 수행하는 전자 장치로서 개념적으로 다음을 구비할 수 있다.

2 개의 고립되는 이더넷 포트 10Base-T의 경우 IEEE std 802.3, PoE 커넥터(스크류 타입)의 경우 IEEE std 802.3u 100Base-TX 및 IEEE std 802.3af에서 PoE를 지원하는 10-100 Mbit / sec Base-T (X)

파워 포트(스크류 커넥터를 포함)

I/O를 위한 옵션 포트(표준 커넥터를 포함).

감지기(10)는 컴팩트한 형태로 만들어져야 하고 일반적인 공간의 천장 또는 측벽에 설치될 수 있어야 한다.

안전 및 신뢰도 요구량을 충족 시키려면, 가장 제한적인 유럽 규정(예: EN 50155)에 따라 충격 및 진동 조건하에서도 견고하고 안정적인 연결을 보장하기 위해 감지기에 적절한 커넥터가 제공되어야 한다.

도 2는, 순전히 직설적인 방식으로, 상기 센서(14)의 방향 및 위치에 대한 메커니즘의 아이디어를 보여준다. 하나의 가이드로서, 감지기의 최대 치수는 약 100mm 인 것으로 생각할 수 있으나, 반면에 센서는 5mm 정도이다.

상기 센서(14)는 인쇄되는 플렉서블 또는 세미 플렉서블 타입의 회로상에 장착 될 수 있으며, 이는 원하는 배향을 허용한다. 상기 인쇄되는 회로는 센서의 수, 센서의 방향 및 센서의 상호적인 위치에 따르는 적용에 의존할 수 있다. 도 2에서 18은 마이크로컨트롤러의 다이어그램을, 19는 어댑터 및 인터페이스 다이어그램을 나타낸다. 이들 다이어그램은 커넥터(20)를 통해 서로 연결된다.

노력-이익 평가는 상기 2 개의 이더넷 포트 사이에서 하드웨어 바이패스 특징을 지원하는 기능이다: 바이패스는 전원 장애, 하드웨어 또는 소프트웨어 오작동이 있는 경우 자동으로 활성화된다(비활성 바이패스를 사용한 구성의 예시가 도 5에 보여진다; 활성 바이패스를 사용한 구성의 예시가 도 6에 보여진다). 릴레이로 수행되는 바이패스 기능은 전원이 없는 경우에도 활성화를 보장한다.

이 기능은 특히 데이지 체인 구성에서 유용하다(도 7). 링 구성(도 8)에서, 루프 감지기가 고장 나거나 링크가 방해 받아도 나머지는 여전히 도달 할 수 있다(상기 하드웨어 바이패스는 필요하지 않다).

단일 감지기는 독립형 구성에서도 또한 작동 할 수 있다: 프리알람, 알람 및 진단 상태를 식별하는 I/O 신호의 집합은 전용 커넥터에서 사용할 수 있다.

위에서 설명되는 감지기는 프로그래밍 가능하고 업그레이드 가능하며 이더넷을 통해 구성 할 수 있다.

도 9 내지 13에서 모니터링되는 공간에서 열원의 위치를 결정하는 기하학적 원리가 나타난다. 이들 도면에서, 모니터링 되는 공간 또는 한정되는 체적이 개략적으로 도시되어 있으며, 예를 들어, 왜건(W)의 내부 공간의 일부분이 개략적으로 도시되어 있다. 본 교시의 목적을 위해, "폐쇄 영역"은 도면에서 Sa, Sb 및 Sc로 나타낸 입체 표면의 집합에 의해 적어도 부분적으로 구획되는 유한 치수의 체적을 의미한다. 감지기(10)는 한정되는 공간의 천장(R)에 적용된다. 도 9 내지 13에서, 20은 열 에너지원을 나타내고, I는 상기 감지기(10)의 센서(14)에 의해 직접 감지되는, 에너지원(20)에 의해 방출 되는 적외선 방사의 제 1 분율을 나타내고, II는 상기 공간의 Sa, Sb 및 Sc 표면 중 적어도 하나에 의해 반사되는 이후에 상기 감지기(10)의 적어도 하나의 다른 센서(14)에 의해 감지되는, 상기 에너지원(20)에 의해 방출되는 적외선 방사의 하나 이상의 제2 분율을 가리킨다.

이것의 복합 함수에서의 방법의 특성을 더 잘 설명하기 위해 두 가지 기본 논리를 따로따로 고려한다: 정량적 변이(감지량) 설정 및 공간적 배열 결정(배치)이다.

감지량.

방사와 온도 사이의 상관 관계는 슈테판-볼츠만(Stefan-Boltzmann) 법칙에 의해 제공되는데, 슈테판-볼츠만 법칙은 에너지 밀도 q와 온도 T 사이의 관계를 q = εσT4 관계식으로 표현한 것이고, 여기서 ε은 방출 표면의 방사율(이론적 한계 0과 1 사이에서 변함)이고, σ는 슈테판-볼츠만 상수(전 세계공통)이며 5.6703 x 10-8 W x m-2 x K-4 이며, T는 절대 온도이다.

즉, 적외선 방사의 감지는 가시 범위에서의 그들의 조명에 관계 없이, 전시되는 물체의 절대값 및 온도의 변화를 허용한다. 방사되는 방사량은 물체의 절대온도의 4 제곱에 비례하여 증가한다.

따라서 이것은 동일한 방사율, 열 이상으로 에너지 방출에서의 "이상"의 감지를 가능하게 한다.

열역학의 원리에 대해 위 언급 한 법칙을 해석하고 엔트로피의 극미한 변화를 고려하면 다음과 같이 쓸 수 있다:

dQ / T = (dq+p dV) / T = 1 / T [d (q(T) V)+p(T) dV] = 1/T [q(T)+p(T)] dV + [(V / T)*(dq(T)/dT)] dT

이것으로부터,

dS / dV = (q + p) / T = 4 u / 3 T

dS는 정확한 차이이기 때문에,

dS / dT = (V / T) dq/dT

따라서,

d / dT (dS/dV) = d / dV (dS/dV)

- 4/3 q / T2 + 4/3 q' / T = q' / T

q = εσ T 4

그러므로, 엔트로피 텀에서

S = 4/3 εσ T3 V + constant

이 식은 평가 알고리즘에 있는 계산 기능 중 하나의 기초이며 상기 센서에 의해 감지되는 온도 및 그에 의해 제어되는 볼륨 부분과 연관된다.

중요한 값의 필드에서의 단일 에너지 변화에 비례하여 시간에 적분되고 유래 물에 따라 평가되는 엔트로피 변화의 온도 값 및 값은 "분류가능한"사건의 조건을 결정하여 "프리 알람" 및 "알람"이 있습니다.

시간에 적분되고 중요 값들의 영역에서 단일 에너지 변화에 관계되는 미분값에 따라 평가되는 상기 온도 값 및 엔트로피 변화 값은 소화 장치의 조정을 위한 "프리알람" 및 "알람" 인식 기능을 작동하도록 수행하고 "분류가능한" 이벤트의 상태를 결정한다.

감지 함수의 특징 요소를 나타내는 상기 엔트로피적 변화의 상기 기본 파라미터는 모든 직접 또는 간접 감지에 대해 동일하며 qx = m *(εσT4)로 정의되는 수 있는 단위 시간의 엔트로피 변화이며, 여기서 m은 상기 소스의 상기 "반사"에 의해 결정되는 계수이고, 또한 특성 계수 dS/dT (dt)로서 보여질 수 있다. 따라서 상기 소스는 직접 및 반사되는 에너지의 방출을 통해 위치화 될 수 있다.

위치화.

참조를 위하는 상기 감지기에 의해 제어되는 공간내의 일반적인 위치(P)에 놓여있는 에너지의 "소스" 엘리먼트(도 9 참조)를, 만약 점 P에서 고려하면, 상기 소스로부터 방사하고 상기 소스와 상기 감지기가 속하는 동일 평면 또는 독립적인 벡터들의 선형 조합으로 표현되고, v_1, v_2, 가 스팬하는 평면에 속하는 에너지의 "벡터"의 시리즈를 정의할 수 있다.

벡터들의 이 조합이 상기 소스의 위치화 및 식별을 가능하게 한다.

계산 논리의 해석 과정을 단순화하기 위한 유일한 목적으로, 참조는 상기 소스가 볼륨의 파티션 벽에 놓여지는 도 10의 제한적인 경우를 임시로 만들었다.. 이러한 방식으로, 에너지의 "반사"의 수에 제한되며, 적어도 하나이며, 처리하는 방법을 정의하기에 충분하다.

두 개의 독립 벡터 u와 v 및 그것들에 의해 형성되는 삼각형을 검사함으로써, θ 및 ψ (감지기로부터의 데이터)의 값은 알려져 있고, 우리는 아래를 갖고 있다:

b=L/sinθ; a= L cotξ ; e/sin(180-2ξ')=b/sin(180-2ξ") (오일러); c2+d2=e2+b2-2e*b*cosψ (카르노)

그러므로, 우리는 (L이 알려지지 않은 경우에도) a 및 L을 결정할 수 있다.

일반적인 구성으로 돌아가서, 공간에서 상기 소스의 위치를 식별하는 h 및 d 값을 결정하기 위해 동일한 고려 사항이 적용된다. 이러한 값들을 얻기 위해 상기 감지기는 적어도 두 개의 반사 값 즉, 도 10의 벡터 v1, v3, v4 중 적어도 두 개를 읽을 수 있어야 한다. 이 조건은 항상 증명 가능하다.

평가 로직은 절대 공간 참조에서 평면(벡터 u 및 v의 평면)을 식별한다. 이 평면이 식별되는 때에, 향후 평가가 수행되는 이 유한 차원의 평면 위에 있는것으로 고려되는 상기 벡터를 포함하는 상기 평면만을 고려하여 관련 시스템에 보고된다.

다른 평면에 있는 다른 벡터와 더 연관이 있는 에너지 값이 있으면 이 평면이 참조 평면이 되며 이 평면에서 처리가 계속된다. 따라서 이것은 준비되는 데이터 및 보고서의 양을 크게 줄일 수 있도록 한다.

전술 한 것의 완료시에, 1차 알고리즘의 기준식을 최종 형태로 바꾸기 위해서, 감지되는 크기에 새로운 개념을 통합 할 필요가 있다.

참고로, 상기 시스템은 상기 방사 소스의 관점에서 가정된다.

도 11을 참고하면, 상기 일반적인 소스의 방출과 관련하여, 모든 방향 (및 전 방향)으로 방사되는 상기 방사선은 균질(동일한 강도 벡터)하고, qx = m * (εσT4) 이다. 여기서, m은 임의의 반사에 비례하는 계수를 나타내고, 이는 반사 표면을 구성하는 물질의 특성이다. 직접 에너지의 경우, m = 1 (반사되지 않음); 반면에 고체 물질로 만들어진 다른 표면의 경우, m은 0.5와 0.95 사이의 값을 가질 것이다. 흥미롭고 절대적인 값이 아닌 에너지의 변화이기 때문에 m의 값은 에너지 평가의 계산에 영향을 미치지 않는다는 것을 고려해야 한다.

도 11에 도시되는 바와 같이, 상기 감지기의 관점을 참고로 하면, 상기 감지기의 상기 개별 센서의 상기 시야는 구경 β의 원뿔이다. β/N과 같은 단일 픽셀의 상기 각도를 기준으로 고려하면, 여기서 N은 기준 방향에서 상기 센서의 픽셀 수이고, 방사 소스의 상기 시야는 모든 원뿔의 교차점에 의해 식별 가능하다.

상기 센서들은 모두 동일하기 때문에, 시야의 각도 β/N은 모든 방향에서 동일하다. 우리가 상기 센서의 관점에서 상기 소스를 볼 때, 직접 및 반사되는 방사선의 방향에서, 다양한 원뿔형 빔의 교차점은 상기 소스를 둘러싸고 있으며, 식별되는 공간은 상기 센서 와 상기 방사 엘리먼트 사이의 실제 거리에 비례한다. 따라서 상기 공간이 결정된다.

개별 알고리즘, 소화 명령으로 구성되는 알고리즘 및 열 감지만을 위한 간단한 알고리즘을 나타내는 도 14 내지 16에 도시되는 흐름도를 참조하여, 우리는 이제 상기 열 데이터의 감지, "비정상" 열원 및 소화 명령의 위치 파악 알고리즘을 서술한다.

상기 감지기의 논리적 기능 흐름도.

상기 도면은 특정 및/또는 개발 환경 조건과 관련되는 네 가지 기능 상태를 제공한다.

온도 값은 시간 간격(t)에서 읽는다.

휴식.

각 픽셀에 대하여, 감지되는 온도 값은 시간 간격(t)에서 임계 값 Twrn과 비교되며, 이 임계 값이 초과되면 다음 상태로 전환된다.

경고.

경고의 모든 단일 픽셀에 대하여, 온도 값은 n1(관측 시간 간격을 결정하는 값) 크기의 FIFO 버퍼에 저장되고 만약 버퍼가 가득 차면 다음 값이 계산되어 저장된다.

ΔT = Tn1 - T0w: 버퍼의 마지막 값과 첫 번째 값 사이의 온도 차이

Tmp = Σn1 Tbuf: 상기 현재 값의 평균 온도

q = εσT4: 상기 현재 값의 에너지 밀도

Sn = 4/3 εσ Tn3V: 상기 현재 값의 엔트로피

dSn/dT = kn: 상기 관찰 주기동안 엔트로피의 변화

상기 ΔT 값은 임계 값 ΔTpre와 비교된다.

상기 kn 값은 kpre 임계 값과 비교된다.

상기 두 개의 임계 값이 초과되면, 상기 버퍼는 비워지고, 프리알람 상태가 소방 시스템과 관련되는 모든 필요 작업(MT 차단, 환기 차단, 도어 폐쇄)을 수행함으로써 가동된다.

상기 임계 값을 초과하지 않으면 경고 상태를 유지할지 또는 휴식으로 돌아갈지 여부를 평가하기 위해 추가 비교가 수행된다. Tmp 또는 kn이 상기 임계 값보다 크면 경고 상태가 계속되고 이전 온도 값은 덮어 쓰여진다. 그렇지 않으면 상기 버퍼가 비워지고 휴식으로 돌아간다.

만약 Tmp 또는 kn의 상기 임계 값이 초과되는 경우, 추가적인 확인이

경고 조건과 관련되는 영역을 둘러싸는 영역의 모든 값 즉, 8개의 인접한 영역의 값이, 이 값들이 아직 임계 값에 도달하지 않은 경우에도 상기 이벤트의 전파를 계산하고 모니터링 하는 동일한 절차를 사용하여 전사되고, 모니터링 및 재계산된다. 관찰 상태는 경고 값이 반환될 때까지 유지된다. 상기 알고리즘의 이러한 구현은 활성화되는 경우 소화 약제의 양을 계산하는데 사용된다.

프리알람.

프리 알람의 각 픽셀에 대해 온도 값은 크기 n2의 FIFO 버퍼에 저장됩니다. 만약 상기 버퍼가 가득 차면, 다음 값이 계산되어 저장된다.

ΔT = Tn2 - T0p: 버퍼의 마지막 값과 첫 번째 값 사이의 온도 차이

Tma = Σn2 Tbuf: 상기 버퍼의 값의 평균 온도

상기 ΔT 값은 ΔTalm의 임계 값과 비교된다.

만약 시간 tk동안 상기 값이 상기 ΔTalm 및 kn 임계 값을 초과하는 값이 지속되면,

상기 버퍼는 비워지고 시스템은 알람 상태로 간다.

상기 임계 값을 초과하지 않는 경우, 프리알람 상태를 유지할지 또는 경고 상태로 돌아갈지 평가하기 위한 추가 비교가 수행된다. 여기서 만약 Tma가 상기 Tmp보다 큰 경우 상기 시스템은 프리알람으로 유지되고 이전 온도 값을 덮어쓴다. 그렇지 않은 경우에는 프리알람 상태를 종료하는 것과 관련되는 모든 동작(MT 동의, 환기 작동, 도어 개방 등.)이 수행되며 이전 온도 값을 덮어쓰고 상기 시스템은 경고 상태로 돌아간다.

만약 상기 임계 값이 초과되지 않는 경우 프리알람 상태를 유지할지 또는 경고로 돌아갈지 여부를 평가하기 위해 추가 비교가 수행된다. 상기 Tma가 상기 Tmp보다 크면 상기 시스템은 유지한다.

프리알람 조건으로 전환하면 이벤트의 위치화 및 범위를 결정하는 모든 기능이 정밀한 방식으로 활성화된다.

|dSn/dT = kn| dt -> 가장 중요한 방사선의 결정은 비례 m 값을 수반한다 즉, mn = kn * m (상기 계산은 처음 세 유효 값으로 단축될 수 있다.)

상기 센서에 따른 상기 소스의 상기 특성 각도의 결정: 각 ψ, θ, χ, δ

각 반사에 대한 오일러 및 카르노 식에 의한 반사각 ξ',ξ",…,ξn 의 계산

|e/sin(180-2ξ')=b/sin(180-2ξ")|

|c2+d2=e2+b2-2e*b*cosψ| 1, n

이 값들에 기초하여, 각각의 개별 방출되는 방사의 실제 거리를 유도하는 것이 가능하다(도 13).

L1 = La1+Lb1 -> Ln = Lan + Lbn

상기 다양한 원뿔의 상기 교차점으로부터 유도되는 공간은

V= ( L11 + L12 + L13 )* tg (β/n)

상기 공간은 일반적으로 존재하는 민간용 장소와 같은, 일반 가연성 물질의 조합으로 구성되는 것으로 가정하며, 따라서 동일한 비율의 종이(나무), 면 및 폴리에스터로 이루어진 것으로 가정한다. 이 물질들은 칼로리 값 Q= 18 MJ/kg 및 평균 밀도 δ= 0.8 kg/dm3을 갖는다. 따라서, 상기 물질이 변화할 수 있는 에너지 포텐셜은 E= Q* δ * V 이다.

필요한 상기 소화 약제의 양은 E / 2.272 (kg) 와 같으며(값 2.272는 수증기 잠열에 의해 주어진다), 안전 계수 3을 보수적으로 곱해야 한다.

알람.

상기 화재의 시작이 감지되고 상응하는 동작(시각/음향 신호의 활성화, 소화 활성화 등)이 수행된다.

전술한 로직은 초기의 임계 값으로부터 시작하여 2 단계의 감지를 수행하도록 한다. 이 값은 휴식 단계에서 마이크로 컨트롤러의 계산 가중치를 가능한 한 많이 완화하기 위해 필요하다.

프리알람 또는 알람으로의 전환을 평가하는데 요구되는 비교(및 RAM의 버퍼링)는 각 경고 및 프리알람 상태에 위치하는 픽셀에서만 발생한다.

상기 모델은 사용자가 엄격하게 균일하지 않은 화재의 경향을 관리하는 것을 가능하게 한다.

n1, n2, Twrn, ΔTpre 및 ΔTalm 의 상기 값들은 매개변수에 의하므로 상기 작동 구성은 다른 영역에 따라 변할 수 있다.

Claims (4)

1. 굴곡진 지지면(12) 및 상기 굴곡진 지지면(12) 위에 정렬되는 복수의 적외선 방사 센서(14)를 포함하는 적외선 방사 화재 감지기에 있어서,
   각 센서(14)는 상기 센서(14)에 연관되는 시야범위를 정의하도록 개별 시야 방향(SD) 및 상기 시야 방향(SD) 주변에서 정의되는 입체 시야각(β)을 갖는 적외선 방사 감응 엘리먼트(16)의 판형 어레이(15)를 포함하고,
   상기 센서들(14)의 개별 시야 방향(SD)은 중심 포인트(C)에서 서로 교차하고, 상기 센서들(14)은 상기 중심 포인트(C)에 대하여 소정의 각 거리를 가지며 서로 떨어져 있으며, 상기 센서들(14)의 상기 입체 시야각(β)은 상기 센서들의 시야범위가 서로 겹치지 않도록 균일하고 좁은 폭을 갖는
   적외선 방사 화재 감지기.
2. 제1항에 있어서
   각 센서는 써모파일 어레이 센서인 적외선 방사 화재 감지기.
3. 적외선 방사 이미지 프로세싱에 의해 폐쇄 공간에서 방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법에 있어서,
   상기 공간의 복수의 적외선 방사 이미지의 순차적인 시리즈를 수신하는 단계로서, 여기서 상기 이미지 각각은 픽셀의 어레이를 포함하며, 각각의 픽셀은 온도를 나타내는 값을 갖는 단계;
   미리 결정되는 알람 기준을 충족시키는 적어도 하나의 열적 파라미터의 변화를 결정하기 위한 이미지들의 상기 복수의 순차적인 시리즈의 연속적인 이미지를 처리하는 단계; 및
   상기 열적 파라미터의 상기 결정되는 변화에 기반하여 상기 공간에서의 이벤트를 감지하는 단계;
   굴곡 지지면(12) 및 상기 지지면(12) 상에 정렬되는 복수의 적외선 방사 센서(14)를 포함하는 적어도 하나의 적외선 방사 화재 감지기(10)를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법에 있어서,
   각 센서는 상기 센서(14)에 연관되는 시야범위를 정의하도록 개별 시야 방향(SD) 및 상기 시야 방향(SD) 주변에서 정의되는 입체 시야각(β)을 갖는 적외선 방사 감응 엘리먼트(16)의 판형 어레이(15)를 포함하고,
   상기 센서들(14)의 개별 시야 방향(SD)은 중심 포인트(C)에서 서로 교차하고, 상기 센서들(14)은 상기 중심 포인트(C)에 대하여 소정의 각 거리를 가지며 서로 떨어져 있으며, 상기 센서들(14)의 상기 입체 시야각(β)은 상기 센서들의 시야범위가 서로 겹치지 않도록 균일하고 좁은 폭을 갖는
   각 순차적인 시리즈의 이미지는 상기 화재 감지기의 개별 센서에 의해 감지되는 것인
   방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   감지되는 이벤트와 관련되는 소스(20)의 위치(P)를 식별하고, 상기 소스(20)에 의해 방출되는 적외선 방사의 제1 분율(I)은 상기 화재 감지기(10)의 상기 센서들(14) 중 적어도 하나에 의해 직접 감지되고, 상기 소스에 의해 방출되는 적외선 방사의 제2 분율(II)은 상기 공간의 적어도 하나의 표면(Sa, Sb, Sc)에서 반사되는 이후에 상기 화재 감지기(10)의 상기 센서들 중 다른 적어도 하나에 의해 직접 감지되고, 상기 소스(20)의 위치(P)는 적외선 방사의 제1 분율(I)을 감지하는 상기 센서(14)의 상기 시야 방향 및 상기 적외선 방사의 상기 제2 분율(II)을 감지하는 상기 적어도 하나의 다른 센서(14) 사이의 기하학적 관계의 함수로 계산되는 단계
   를 더 포함하는 방사되는 열 에너지 데이터를 감지하는 방법.

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