NO167174B - Brannalarmanlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et brannalarmanlegg, som omfatter to eller flere deteksjonsenheter forbundet med en datasamplingsenhet innrettet til å sample data fra deteksjonsenheten i forhåndsbestemte perioder, hvor datasamplingsenheten er forbundet med en lagringsenhet innrettet til å lagre de samplede data som henholdsvis svarer til utgangsverdier fra deteksjonsenhetene, hvor lagringsenheten er forbundet med en første beregningsenhet innrettet til å ekstrahere de samplede data fra lagringsenheten og beregne de tidsderiverte av de samplede data, hvor den første beregningsenhet er forbundet med en annen beregningsenhet og den annen beregningsenhet med en komparatorenhet hvis utgang er forbundet med inngangen på en alarmenhet innrettet til å gi en alarm som reaksjon på utgangsdata fra komparatorenheten.

Som kjent anlegg som detekterer forskjellige fysikalske endringer som er særegne for en brann, for å sondre mellom branntilstandene, kan f.eks. nevnes et anlegg som er innrettet til å detektere en røktetthet og en gasskonsentrasjon som er øket på grunn av brannen, detektere den karakteristiske sammenheng mellom røktettheten og gasskonsentrasjonen og bedømme brannen på grunnlag av sammenhengen. Denne relevante teknikk er kjent fra US patentskrift 4.316.184 utgitt 16. februar 1982 og også fra US patentskrift 4.319.229 utgitt 9. mars 1982.

Ved disse konvensjonelle anlegg beror sondringen imidlertid bare på den stigningsverdi som oppnås fra sammenhengen mellom de to fysikalske endringer som er særegne for en brann. Det er derfor vanskelig å finne frem til og med sikkerhet

å bedømme den virkelige brannfare, og i tilfellet av at branntilstandene ligger utenfor den forhåndsbestemte karakteristiske kurve, vil bestemmelsen av brannen bli unøyaktig og forårsake en forsinkelse i branndetekteringen eller en falsk alarm.

Den foreliggende oppfinnelse er utviklet med sikte på

å overvinne de nevnte vanskeligheter, og en hensikt med den er å skaffe et brannalarmanlegg som er i stand til å utføre en brannbestemmelse nøyaktig og raskt uansett branntilstandene og spesielt er i stand til å redusere falsk varsling som forår-sakes når der ikke opptrer noen brann.

For at denne hensikt skal oppnås, er brannalarmanlegget ifølge den foreliggende oppfinnelse kjennetegnet ved at deteksjonsenhetene er innrettet til å detektere forandringer i n forskjellige fysiske fenomener i omgivelsene, idet forandringene skyldes forekomsten av en brann, og til å gi ut analoge data som svarer til de nevnte forandringer, at den annen beregningsenhet er innrettet til å beregne vektorer som representerer nåværende og fremtidige tilstander for de nevnte n forskjellige fysiske fenomener på basis av de tidsderiverte, samplede data beregnet av den første beregningsenhet og de lagrede data i lagringsenheten og at komparatorenheten er innrettet til å sammenligne vektorene beregnet av den annen beregningsenhet med forhåndsbestemte data som representerer en detektert brannfare, å generere et utgangssignal når de innbyrdes forhold mellom de beregnede vektorer og de forhåndsbestemte data* ikke ligger innenfor et fastlagt område samt å levere utgangssignalet til inngangen på alarmenheten. ;Med denne anordning gjør den foreliggende oppfinnelse ;det mulig syntetisk å bestemme de tendenser av de fysiske endriner som er særegne for en brann, for å bestemme branntilstandene korrekt, forbedre alarmsignalets pålitelighet og minske hyppigheten av falsk alarm frembragt i fravær av brann. ;Videre kan der i henhold til den foreliggende oppfinnelse som referanse for brannbestemmelsen benyttes en lukket flate i et n-dimensjonalt rom svarende til farenivået, og i så fall kan formen av den lukkede flate i det n-dimensjonale rom innstilles i samsvar med brannens art (flammer, hendøende brann osv.) eller brannens styrke for å bestemme aktuelle branntilstander. Dermed blir det mulig, avhengig av de bestemte branntilstander, å treffe passende tiltak, som styring av brannforebyggende utstyr, drift av brannslukningsutstyr, flukt-dirigering m.v. ;Fig. 1 er et blokkskjema som anskueliggjør prinsippet ;for anlegget ifølge oppfinnelsen. ;Fig. 2 er et skjema over en konkret utformning av anlegget på fig. 1. Fig. 3 er et blokkskjrema over en første utførelsesform for anlegget ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 er en tabell over lagringstilstander av samplede data i en lagringsenhet som forekommer på fig. 3. Fig. 5 er et diagram til belysning av den prediktive bestemmelse av en brann ved bruk av en vektor knyttet til temperatur og røktetthet. Fig. 6 er et diagram som viser sammenhengen mellom et beregningsinnledende nivå, et brannivå og et farenivå. ;Fig. 7 er et flytskjema for en mikrodatamaskin som ;anvendes i den første utførelsesform av anlegget. ;Fig. 8 er et blokkskjema over en annen utførelsesform av anlegget ifølge oppfinnelsen, ;og fig. 9 er et flytskjema for en mikrodatamaskin som anvendes ved den annen utførelsesform for oppfinnelsen. ;Innen de foretrukne utførelsesformer for den foreliggende oppfinnelse beskrives, vil der først bli gjort rede for opp-finnelsens prinsipp under henvisning til fig. 1 og 2. ;På fig. 2 betegner 1a, 1b, ... 1n analogsensorer. Disse sensorer 1a, 1b, ... 1n detekterer n (to eller flere) slags forskjellige fysikalske endringer og gir ut analogsignaler svarende til de respektive detekterte verdier. 2a, 2b, ... ;2n er sendeenheter som sammen med de respektive analogsensorer 1a-1n utgjør n sett av deteksjonsenheter 3a-3n (fig. 1). Sendeenhetene 2a-2n omdanner de detekterte analogsignaler fra analogsensorene 1a-1n til respektive digitale signaler og sender dem i digital form til en sentral signalstasjon. Analogsensorene 1a-1n er installert i samme overvåkede område og montert i nærheten av hverandre for å foreta branndeteksjonen under samme betingelser. ;4 betegner en mottagnings- og styredel på den sentrale signalstasjon og omfatter en mottagningsenhet 5, en regne- ;enhet 6 og en styreenhet eller alarmenhet 7. Mottagningsenheten 5 innbefatter en datasamplingsenhet 8 som utgangsledningene fra sendeenhetene 2a-2n hos deteksjonsenhetene 3a-3n er tilkoblet. For digital sending mellom sendeenhetene 2a-2n og mottagningsenheten 5 kan der benyttes et hvilket som helst egnet system, f.eks. et kallesystem hvor sendeenhetene 2a-2n blir oppkalt etter tur av mottagningsenheten 5 for å sende de respektive digitale, data, et system hvor sendeenhetene 2a-2n etter tur ;sender de digitale data med adressekode, eller et system hvor sendeenhetene 2a-2n er tilkoblet mottagningsenheten 5 via særskilte signalledninger. ;Regneenheten 6< utfører en spesifikk beregning basert ;på data som mottas etter tur av mottagningsenheten 5 fra de respektive sensorer. Som regneenhet 6 kan der benyttes en mikrocomputer. Regneenheten 6 omfatter en lagringsenhet 9, ;en datauttrekksenhet 10, en endringstendens-beregningsenhet 11, en prediktiv beregningsenhet 12 og en faregradbestemmende enhet eller komparatorenhet 13. Lagringsenheten 9 lagrer de avgitte data fra datasamplingsenheten 8 i mottagningsenheten 5 og sondrer mellom data fra de n analogsensorer. Dataekstraksjonsenheten 10 trekker ut de data som er lagret i lagringsenheten 9, for å levere dem til endringstendens-beregningsenheten 11. Endringstendens-beregningsenheten 11 beregner tendensene hos de n data når det gjelder hvorledes disse vil forandre seg i fremtiden. Den prediktive beregningsenhet 12 beregner vektorer i de n-dimensjonale rom som representerer nåværende eller fremtidige tilstander av de n fysikalske endringer. For denne regneoperasjon gjør man bruk av de data som er beregnet av endringstendens-beregningsenheten 11 og de data som er lagret i lagringsenheten 9. Faregrad-bestemmelsesenheten 13 utfører en brann- eller farebestemmelse basert på de resultater som er beregnet av den prediktive regneenhet 12, og frembringer et utgangssignal når den avgjør at omgivelses-tilstandene befinner seg innen et bestemt område. ;Utgangssignalet fra regneenheten 6 leveres til styreenheten 7 og denne styrer brannvarslingen og driften av brannsluknings-utstyret. ;Der vil nå bli gjort rede for den brannbestemmelse som finner sted i henhold til oppfinnelsen. ;Hvis n arter av de foreliggende fysikalske endringer ;som er særegne for en brann som skal detekteres av analogsensorene 1a-1n, betegnes som x1, x2, ... xn og der betraktes et n-dimensjonalfc rom med de fysikalske endringer x1 til xn som ordinat eller abscisse, kan den syntetiske vektor X i det n-dimensjonale rom uttrykkes ved: ;;hvor Ji (i + 1, 2, ...n) betegner en enhetsvektor i de respektive koordinatretninger. Hvis et tidselement t inngår i den syntetiske vektor X, forandrer denne seg i det n-dimensjonale rom i samsvar med brannens utvikling,og den vei som beskrives av endepunktet av den syntetiske vektor X, angir en endring ;i omgivelsene. Således er det mulig å uttrykke de tilstander ;av omgivelsene som har sammenheng med brannen, ved vektoren X(t) i det n-dimensjonale rom. ;Antas nå verdiene av de fysiske endringer x1-xn som posi-tive, og velges x1-xn slik at verdien av de fysiske endringer x1-xn blir større etter hvert som brannen sprer seg, blir brannfaren større jo lenger vektoren X strekker seg fra origo ;i det n-dimensjonale koordinatsystem. ;Hvis f.eks. en temperatur T, en røktetthet Cs og en C0-gasskonsentrasjon Cg velges som fysikalske endringer og en endring (T - TO) av temperaturen T fra en normal temperatur antas som fysikalsk endring x1, mens en endring i røktetthet Cs og en endring i CO-gasskonsentrasjon Cg på lignende måte antas som fysiske endringer henholdsvis x2 og x3, vil vektoren X for de fysikalske endringer x1-x3 fjerne seg fra origo i samsvar med brannens utvikling. ;I dette tilfelle kan den fysikalske endring x1-xn velges passende i avhengighet av stedet som skal overvåkes, de materi-aler som ventes å bli antent, arten av varsling, f.eks. et varsel for å la folk unnvike eller et varsel for å starte slukketiltaket eller lignende. Benyttes f.eks. en oksygenkon-sentrasjon istedenfor CO-gasskonsentrasjonen Cg, kan den fysiske endring x3 være CgO - Cg (hvor CgO er normal oksygenkonsentra-sjon). ;I det n-dimensjonale rom som er bestemt ved de n fysikalske endringer, kan farenivået, dvs. et nivå som skal detekteres på et sted hvor der kan finnes menneskelige vesener, innstilles som en n-dimensjonal lukket flate. Denne n-dimensjonale lukkede flate som definerer farenivået, uttrykkes ;ved formelen: ;;I dette tilfelle kan man anta at brannen har nådd farenivået når endepunktet av vektoren X bestemt ved de fysikalske endringer x1-xn passerer gjennom den lukkede flate ifølge formelen. ;Hvis den lukkede flate f (x1 ... xn) = 0 er en tredimensjonal elliptisk flate, kan formelen ta formen: ;Lar man de konstante faktorer a1-an inngå i x1-xn så ;disse betegnelser får samme målestokk, kan den lukkede flate som betegner farenivå, betraktes som en tredimensjonal kuleflate som har en radius r og kan uttrykkes ved: ;;Med andre ord er det mulig å forandre konstantene a1-an slik at de analoge data 1a-1n blir tilmålt for utførelse av optimal branndeteksjon. ;Etter at den n-dimensjonale lukkede flate for bestemmelse av farenivået er fastlagt, blir de på tidspunkt t detekterte verdier x1(t) til Xn(t) for endring av fysikalske tilstander substituert for de ovennevnte verdier xl-xn. Når betingelsen ;f{(xi (t))}> 0 ;er tilfredsstillet, går endepunktet av vektoren X gjennom den lukkede flate som bestemt ved den ovenstående formel og når utenfor flaten, så det kan fastslås at brannbetingelsene overskrider farenivået. ;I den forbindelse skal det bemerkes at den lukkede flate, skjønt der i forbindelse med utførelsesformen for den foreliggende oppfinnelse bare er angitt en todimensjonal elliptisk eller sirkelflate eller en tredimensjonal ellipsoid eller sfærisk flate som eksempel, vil den kunne være en flate av hvilken som helst form forsåvidt den kan uttrykkes som funksjon av de fysikalske endringer x1-xn. ;Den første utførelsesform vil nå bli beskrevet under henvisning til fig... 3-7. ;Skjønt utgangssignalverdiene xi(t) fra analogsensorene 1a-1n i den foregående beskrivelse av prinsippet er benyttet som de er, blir brannbestemmelsen ved den første utførelsesform basert på forutsigelse av endepunktet av vektoren X etter ;et fastlagt tidsrom fra foreliggende tidspunkt. ;Deler eller elementer maken til deler eller elementer ;av anlegget slik det er vist på fig. 1 og 2, er forsynt med samme henvisningstall, noe som forenkler forklaringen. ;1a, 1b ... 1n er analoge sensorer, og 2a, 2b ... 2n sendeenheter. Hver av analogsensorene 1a-1n utgjør sammen med den tilsvarende sendeenhet 2a-2n en deteksjonsenhet 3a, 3b ... ;3n. Deteksjonsenhetene 3a-3n detekterer endringer i de fysikalske fenomener, eksempelvis en temperatur T, en røktetthet Cs, en CO-gasskonsentrasjon Cg osv. som fysikalske endringer ;x1, x2, ... xn. ;En mottagerenhet 5 omfatter en datasamplingsenhet 8 tilkoblet utgangsledningene fra sendeenhetene 2a-2n, og en løpende gjennomsnittsdata-regneenhet 14. Den løpende gjennomsnittsdata-regneenhet 14 utfører etter tur en løpende gjennomsnittsdannende operasjon med hensyn til utgangsdata fra analogsensorene 1a- ;1n samplet med datasamplingsenheten 8. Nærmere bestemt utgjør ;1 2 ;data fra analogsensoren 1a en sekvens uttrykt som x1 , x1 , ;,m ,m+1 .. , . m+1 ., . , , , ;... x1 , x1 ... og siste utgangsdata xa , natidsdata xara og foregående data xam ^ blir underkastet aritmetisk middelverdidannelse for å gi løpende gjennomsnittsdata LDa<m>. Disse løpende gjennomsnittsdata uttrykkes ved: ;hvor i = 1, 2 ... n. ;Skrittet for dannelse av løpende gjennomsnitt utføres ;når som helst hver av analogsensorene 1a-1n får de siste data ;,m+1 „m+1 m+1 ,. , , , - _ _,, ;x1 , x2 ... xn . Indeksene 1, 2 ... m, m+1 ... representerer ikke potens, men rekkefølge. ;Det løpende gjennomsnitt har en filtreringsfunksjon. Nærmere bestemt kan den løpende gjennomsnittsdannelse eliminere forstyrrende innflytelser, f.eks. fra sigarettrøk m.v. som gir data ekstraordinært, til sammenligning med andre data fra analogsensorene ved middelverdidannelse mellom denne og de to øvrige data. ;12 m ;De løpende gjennomsnittsdata LDi , LDi ... LDi blir innført etter tur i lagringsenheten 9 og lagret der. Denne lagring i lagringsenheten 9 skjer ved hjelp av deteksjonsenhetene 3b...3n som vist på fig. 4. De eldste data blir slettet ved ankomst av siste data. Imidlertid kan der i tilfellet av stor kapasitet av lagringsenheten 9 anvendes en vilkårlig annen deponeringsform. ;Som et alternativ for å oppnå de løpende gjennomsnittsdata LDi<m> vil man kunne koble dataekstraksjonsenheten 10 og den løpende gjennomsnittsdata-beregningsenhet 14 som vist stiplet på fig. 3, for å beregne den fra siste utgangsdata xi<m+1> fra analogsensorene 1a-1n, utgangsdata xi<m> på nåværende tidspunkt og siste løpende gjennomsnittsdata LDim ^. Forstyrrelses-korrek-sjonsinnretningen er ikke begrenset til det ovenfor beskrevne eksempel, idet det også er mulig å benytte andre kjente inn-retninger til formålet. Sendeenhetene 2a-2n kan sløyfes dersom analogsensorene 1a-1n har en databehandlende funksjon. ;En regneenhet 6 omfatter den ovenfor beskrevne lagringsenhet 9, en dataekstraksjonsenhet 10 og en nivåbestemmende enhet 15, en endringstendens-beregningsenhet 11 og en prediktiv beregningsenhet 12 som følger etter dataekstraksjonsenheten 10. ;Nivåbestemmelsesenheten 15 omfatter en flateberegnings-enhet 16 og en flatesammenligningsenhet 17 for den lukkede flate. Nivåbestemmelsesenheten 15 beregner en vektor X som representerer aktuelle tilstander av omgivelsene fra siste løpende gjennomsnittsdata LDi<m> og bestemmer om endringstendens-beregningsenheten 11 på det følgende stadium bør aktiveres eller ikke. Beregningsenheten 16 for den lukkede flate har en flateberegningsligning f(x) = 0 som representerer et forhåndsbestemt beregningsstartnivå som innledningsvis er innstilt i den. De siste n arter av løpende gjennomsnittsdata LD1<m>, ;LD2<m> ... LDn<m> blir substituert for å beregne den vektor som representerer aktuell status. Blir f.eks. et uttrykk f(x) ;som viser den lukkede flate, definert som ;blir beregningen foretatt med hensyn til siste løpende gjennomsnittsverdier LD 1mi ... LDn<m> på følgende måte: ;Lukketflate-sammenligningsenheten 17 sammenligner de to verdier av f(x)Q<m.> Når f(x)g = 0, eller når endepunktet av den vektor som dannes av de siste løpende gjennomsnittsverdier, tilsvarer LD1<m> som representerer regnestartnivået, blir der frembragt et signal til å aktivere endringstendens-beregningsenheten 11. Regnestartnivået bestemmes slik i avhengighet av omgivelsesbetingelsene at hele anlegget ikke er i drift når som helst data fra analogsensorene 1a-1n samples og løpende gjennomsnittsdata beregnes, men den prediktive beregning bare skjer når løpende gjennomsnittsdata overskrider et fastlagt nivå. Dermed er det mulig å sikre effektiv drift av anlegget. ;Endringstendens-beregningsenheten 11 omfatter en vektorhelnings-beregningsenhet 18 og en vektorhelnings-sammenligningsenhet 19. Vektorhelnings-sammenligningsenheten 18 beregner to syntetiske vektorer basert på siste løpende gjennomsnittsdata LDl<m>, LD2<m> ... LDn<m> levert av analogsensorene 1a-1n fra lagringsenheten via datauttrekksenheten 10, og beregner vektorenes helning. ;Antas enhetsvektorene for data fra de respektive analogsensorer 1a-1n som J1, J2 ... Jn, kan vektoren X uttrykkes ved: ;Når den syntetiske vektor X(t0) i nåtid t0 og den syntetiske vektor X(t0 - At) på et tidspunkt som ligger et fastlagt tidsrom t tidligere, er oppnådd, er det således mulig å beregne vektorens helning (3X/^)tQ. ;Beregningen av vektorens helning kan skje som følger: ;Den ovenfor angitte bestemmelse av helningen er anvendelig når gjennomsnittlig data LDi forandrer seg lineært, men når løpende gjennomsnittsdata LDi forandrer seg brått som en kvadratisk kurve, kan helningen beregnes etter følgende uttrykk: Vektorhelnings-sammenligningsenheten 19 sammenligner fastlagt referansedata (dX/dt)s som er forhåndsbestemt i forbindelse med vektorhelningen, og den ovennevnte vektorhelning (dX/du)t0. Og når blir der frembragt et utgangssignal direkte til styreenheten 7, mens der på et hvilket som helst annet tidspunkt blir frembragt et utgangssignal til den predikative regneenhet 12. ;Den predikative regneenhet 12 omfatter en vektorelement-prediksjonsberegningsenhet 20 og en lukket flate-prediksjons-beregningsenhet 21. Vektorelementprediksjons-beregningsenheten 20 beregner helningene av vedkommende data fra analogsensorene 1a-1n ut fra de løpende gjennomsnittsverdier LD1<m> til LDn<m >fra de respektive analogsensorer la-ln og foretar prediktiv beregning av data for de respektive analogsensorer 1a-1n etter et fastlagt tidsrom ta fra nåtid t0. ;For å forutsi fremtidig posisjon av den n-dimensjonale vektor X lineært bestemmes helningen (dX/<s>t)t av vektoren X(t) i nåtid t0 med hensyn på tiden t, og vektoren X(t) for-lenges i sitt skrånende forløp, slik at det blir mulig å forutsi endepunktet av vektoren X etter et fastlagt tidsrom. ;Nærmere bestemt kan vektoren X(t0 + ta) etter en tid ;ta fra nåtid t0 approksimeres som følger: ;;Helningen (dX/åt)t kan fås ut fra en differanse mellom vektor-posisjon X(t0 - At) på et tidspunkt som ligger et fastlagtagt tidsrom ta bak nåtid tO, og vektorposisjonen X(t) som følger: ;Uttrykkes denne formel ved respektive fysikalske endringer x1-xn, fås følgende ligninger: ;Helningene for data fra de respektive analogsensorer 1a-1n kan uttrykkes som følger: Hvis i = 1, 2 ...n, blir ;Beregnes løpende gjennomsnittsdata LD1<m>, LD2<m>...LDn<m> for nåtid tg, kan den fysikalske endring for hver sensor 1a-1n etter det fastlagte tidsrom ta uttrykkes som følger: ;hvor ta=MAt. ;Helningene uttrykkes som følger: ;Den prediktive lukket flate-beregningsenhet 21 forutsier posisjonen av endepunktet av den syntetiske vektor X ved ut-nyttelse av posisjonsdata x1<m+M>, x2<m+M> ... xn<m+M> etter det fastlagte tidsrom ta beregnet som beskrevet ovenfor. Nærmere bestemt blir disse data substituert for den forhåndsbestemte ligning for den lukkede flate f(x)D for å beregne verdiene. Er ligningen forhåndsbestemt som blir lukket flate f(xm+M)D etter utl0P av det fastlagte tidsrom ta fra nåtid tO beregnet som følger: ;Siden xi<m+M> i den ovenstående formel inneholder et tidselement, er posisjonene av endepunktene av de ved syntetisk bestemmelse av fremtidsverdiene av de respektive data oppnådde syntetiske vektorer X vist i forhold til den forhåndsbestemte lukkede flate f(x)D=0. ;Faregrad-bestemmelsesenheten 13 avgjør om endepunktet ;av den syntetiske vektor X er innenfor eller utenfor den lukkede flate f(x)D=0 når ;;og frembringer et utgangssignal til styreenheten 7. ;For å approksimere endepunktet av den syntetiske véktor X til et kvadratisk punkt kan man benytte følgende kvadrat-approksimasjons- og differensialkoeffisient: ;Prediksjonen^ av vektoren kan utføres på lignende måte med hensyn til n "te (tredje- eller høyere) -grads approksimasjon . ;Diagrammet på fig. 5 anskueliggjør konkret brannbestemmelsen ved den ovenfor beskrevne prediktive vektorberegning med hensyn til to> fysikalske endringer som temperatur og røk-tetthet. Anslår man f.eks. temperaturens farenivå til 100°C og røktetthetens farenivå til 20%/m med hensyn til slukning, blir et farenivå f.eks. innen et sektorformet felt begrenset av en fullt opptrukken kurve, på forhånd innstilt som vist ved en avbrutt rett linje. Farenivået blir alltid innstilt innenfor nivået for absolutt fare. ;I det todimensjonale diagram med temperatur og røktetthet som koordinater blir der hvis vektoren i nåtid tO betegnes som X(tO), foretatt predikativ beregning av vektoren X(tO ;+ ta) etter et tidsrom ta fra nåtid. Hvis den beregnede vektor ;X(tO + ta) går gjennom farenivåkurven på fig. 5, bedømmes ;en brann å foreligge, og der blir frembragt et alarmsignal. Hvis vektoren X(tO + ta) ikke når farenivået, blir der ikke frembragt noe alarmsignal, men utført en ytterligere prediktiv beregning for vektoren basert på etterfølgende samplingsdata. ;Alternativt kan der som vist på fig. 6 i tillegg innføres en lukket flate ftxJ^O som representerer et brannivå, mellom en lukket flate f(x)o=0 som representerer regnestartnivå, og én lukket flate f(x)D=0 som representerer farenivået. I så ;fall kan man velge enten farenivået eller brannivået og la varselets innhold variere. ;Brannbestemmelsesmetoden i den første utførelsesform ;vil nå bli beskrevet under henvisning til et flytskjema for en mikrodatamaskin. I flytskjemaet blir de digitale data som sendes fra sendeenhetene 2a-2n for de respektive analogsensorer 1a-1n, mottatt av analogsensorene for å bevirke datasampling. ;I blokk b blir støy (forstyrrelser) som inneholdes i de digitale data og mottas samtidig med datasamplingen, og som skyldes selve sensorene, eller forstyrrelser som skyldes endringer i omgivelsene eller kommer inn under dataoverføringen, elimi-nert ved en løpende gjennomsnittsdannelse for å gi løpende gjennomsnittsdata LD1, LD2 ... LDm for de fysikalske endringer som er særegne for brann, og som er forskjellige for de enkelte sensorer. ;I blokk c blir de siste løpende gjennomsnittsdata LD1<m>;til LDn<m> fra de respektive analogsensorer 1a-1n trukket ut. ;I blokk d blir disse data substituert for lukket-flate-formel f(x)Q som representerer startnivået for den predikative beregning av nivået, og i blokk e blir det fastslått om lukket flate-formelen f(LD1<m>, LD2<m> ... LDn<m>)o er større eller mindre enn 0. Er verdien mindre enn 0, blir den etterfølgende behandling ikke aktivert, og prosessen føres tilbake til blokk a. Er verdien 0 eller høyere, vil den prediktive beregnings-prosess etter blokk f bli utført. ;I blokk f blir de løpende gjennomsnittsdata LD1<m> til ;LDn<m> fra de respektive analogsensorer 1a-1n i nåtid tO såvel som de løpende gjennomsnittsdata LD1m 1 til LDnm 1 et fastlagt tidsrom At forut trukket ut. I blokk g beregnes vektorens ;helning (dX/<}t)tQ på grunnlag av de løpende gjennomsnittsdata. ;I blokk h blir referansedata OX/3t)g og helning (dX/dt)tQ sammenlignet, og når (£X/dt)to > OX/£t)s, går behandlingen videre til blokk m for å frembringe eh alarm. I motsatt fall går prosessen videre til blokk i. ;I blokk i blir vektorens helning (>>X/£t)t0 trukket ut, ;og i blokk j blir posisjonen av vektoren X etter det fastlagte tidsrom ta fra nåtid tO beregnet for de respektive fysikalske endringer x1-xn fra den uttrukkede helning av vektoren og vektoren X(tO) på tidspunktet tO. Etter at den prediktive beregning av vektorelementet xi(tO + ta) etter et tidsrom ta fra nåtid tO er fullført i blokk j, blir der i blokk k gjennomført prediktiv vektorberegning, f.eks. med hensyn til om den forutsagte vektor X(tO + tr) går gjennom den forhåndsinnstilte lukkede flate f(x)Q=0 i det tredimensjonale rom som representerer farenivået. ;Deretter blir det i blokk 1 fastslått om den i blokk ;k oppnådde verdi av f(x)D=0 som er gitt ved den predikerte vektor etter tiden ta, er større eller mindre enn 0. Går den forutsagte vektor gjennom den lukkede flate f(x)D=0 som representerer farenivået, er den i blokk k beregnede verdi positiv, og når den predikerte vektor ikke når den lukkede flate som representerer farenivået, er den beregnede verdi mindre enn 0. Blir verdien i blokk 1 bestemt som større enn 0, blir følge-lig den predikerte vektor etter tiden tr bedømt å nå den lukkede flate som representerer farenivået, og det blir fra blokk m gitt ut et alarmsignal som varsler en brann. På den å<*>nnen side blir det hvis- den beregnede verdi i blokk 1 er funnet større enn 0, fastslått at den predikerte vektor ikke når den lukkede flate som representerer farenivået, og prosessen returneres til blokk a for gjentagelse av tilsvarende prediktive beregning.

Den annen utførelsesform for oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til fig. 8 og 9. Deler og elementer maken til dem i den første utførelsesform har de samme eller lignede betegnelser og vil bli beskrevet i forenklet form.

Denne annen utførelsesform er avpasset for å beregne

hvor langt frem i tiden vektoren X som representerer aktuell

tilstand, vil nå farenivået for bestemmelse av en brann.

Analogsensorer 1a-1n og sendeenheter 2a-2n utgjør deteksjonsenheter, henholdsvis 3a-3n. En datasamplingsenhet 8 og en løpende gjennomsnittsdata-beregningsenhet 14 utgjør en mottagningsenhet 5. En lagringsenhet 9 omfatter en samplings-datalagringsenhet 25 og en lagringsenhet 26 for løpende gjennomsnittsdata. Samplingsdata-lagringsenheten 25 befinner seg mellom datasamplingsenheten 8 og beregningsenheten 14 for løpende gjennomsnittsdata.

Mellom datasamplingsenheten 8 og beregningsenheten 14

for løpende gjennomsnittsdata er der ytterligere innskutt en komparatorenhet 15a for beregningsstartnivå parallelt med samplingsdata-lagringsenheten 25. I regnestartnivå-sammenligningsenheten 15a er der innstilt n slags terskelverdier Ll-Ln for de respektive analogsensorer 1a-1n i deteksjonsenhetene 3a-3n, og det blir frembragt et utgangssignal når et hvilket som helst av de samplede data x1-xn overskrider den tilsvarende terskelverdi L1-Ln. Beregningsenheten 14 for løpende gjennomsnittsdata blir ikke aktivert før dette utgangssignal blir frembragt. Operasjonene til behandling av løpende gjennomsnitt blir derfor redusert for å bedre anleggets effektivitet. Beregningsresultatet fra gjennomsnittsdata-beregningsenheten 14 blir lagret i lagringsenheten 26 for løpende gjennomsnittsdata.

På et trinn etter lagringsenheten 26 for løpende gjennomsnittsdata er der anordnet en nivåbestemmelsesenhet 15 med lignende utforming som den i den første utførelsesform. Nivåbestemmelsesenheten 15 innbefatter en lukket flate-beregningsenhet 16 og en lukket flate-sammenligningsenhet 17 og beregner en vektor X som representerer omgivelsenes tilstander i nåtid ut fra siste løpende gjennomsnittsdata LDi111 for å bestemme om en endringstendens-beregningsenhet 27 på neste trinn skal aktiveres eller ikke. I denne utførelsesform er der imidlertid innledningsvis i lukket flateenheten 17 innstilt en lukket flate fCxJ^O svarende til et nivå som representerer en brann høyere enn terskelnivåene L1-Ln som representerer regnestartnivået. Nivåbestemmelsesenheten 15 frembringer derfor til en styreenhet 7 et signal som representerer opptreden av en brann, når f(x)k > 0, dvs. når endepunktet av den vektor X som er dannet ut fra de siste løpende gjennomsnittsverdier Ld1<m>... LDn™ inneholdes innenfor den lukkede flate som representerer, brannivået, eller ligger utenfor denne flate. Til andre tider blir det frembragt et aktiveringssignal til endringstendens-beregmingsenheten 27.

Endringstendens-beregningsenheten 27 omfatter en regresjonslinje-beregningsenhet 28 til å skaffe en regresjonslinje fra de løpende gjennomsnittsdata LDi 1 ... Ldi in for de respektive analogsensorer 1a-ln, og en helnings-sammenligningsenhet 29

til å sammenligne helningen (dx1/dt, dx2/dt, dx3/dt ...) av den oppnådde regresjonslinje og en innledningsvis innstilt referansehelning (dx1<S>/dt, dx2<S>/dt, dx3<S>/dt, dxi<S>/dt(i=1,

2, ...n) er vist som typisk eksempel. Og som typisk eksempel på regresjonslinjens helning er vist (dxl/dt, dx2/dt,.... dxn/dt).

Helningssammenligningsenheten 29 frembringer et utgangssignal direkte til styreenheten for å forårsake en alarm når hvilke som helst av regresjonslinjens helninger overskrider referanseverdien. Når hvilken som helst av helningene er under referanseverdien,, blir der frembragt et signal til en prediktiv beregningsenhet 30 for å aktivere denne. Ved beregningen av regresjonslinj;en og dens helning kan man gjøre bruk av en kjent statistisk metode.

Den prediktive regneenhet 30 omfatter en helningsekstraksjons-enhet 31 og en tidsprediksjons-beregningsenhet 32. Helningsekstraksjonsenheten 31 bestemmer ut regresjonslinjenes helninger dxi/dt fra regresjonslinje-beregningsenheten 28 og leverer dem til tidsprediksjons-beregningsenheten 32.

I tidsprediksjons-beregningsenheten 32 er der forhånds-innstilt en ligning oppnådd ved modifikasjon av den lukkede flate (f(x)D=0 for farenivået referert til tid, og tidsprediksjons-beregningsenheten 32 beregner en tid som vektoren X(t0) på tidspunktet tO behøver for å nå farenivået. Der vil nå bli gjort rede for det tilfelle at der benyttes tre analogsensorer la, lb, lc i kombinasjon og den lukkede flate f(x)D=0 som representerer farenivået, antas som kuleflate. De løpende data fra analogsensorene la, lb, lc i nåtid tn betegnes som LDl<m>, LD2<m>, LD3<m>, og tidsrommet frem til farenivået nås, betegnes med tr. Utgangsnivået xl<m+R>, x2<m+R> fra hver sensor la, lb, lc etter utløpet av tiden tr blir da:

De ovennevnte størrelser dx1/dt, dx2/dt, dx3/dt er uttrykt som helninger beregnet av tilbakegangslinjer for sensorer 1a, 1b, 1c.

Den lukkede flate f(x)D kan uttrykkes som følger i og med at den er antatt som sfærisk:

Her betegner r kurveflatens radius.

Det vil si at tiden tr uten videre kan fås ved beregning av følgende kvadratiske ligning:

Det beregnes at endepunktet av vektoren X kommer utenfor den lukkede flate for farenivået etter tiden tr.

En respittid tD er på forhånd levert til en respittid-bestemmelsesenhet eller komparatorenhet 33, og når tiden tr ér lik eller kortere enn respittiden td, blir der frembragt et utgangssignal til styreenheten 7.

Imidlertid kan tidsprediksjons-regneenheten 32 i den annen utførelsesform bli erstattet med den predikative beregningsenhet 21 for lukket flate i den første utførelsesform for utførelse av bedømmelsen basert på datanivået. Den rett-linjet approksimerte tilbakegangslinje kan eventuelt erstattes med en krum approksimert tilbakegangslinje. På fig. 8 betegner 34 en tidsmeldeenhet til å melde tiden tr etc. F.eks. kan tr angis som 5 min, 4 min, 3 min, 2 min og 1 min. I tilfellet av at det benyttes en, bedømmelse basert på nivå som i den første utførelsesform, er det hvis den predikerte vektor X(tr) når den lukkede flate' etter 5 min, uten videre mulig å angi gjenværende respittid inntil farenivået nås, som 5 min. Videre blir det hvis den predikerte vektor X(tr) fås på en antatt tid tr = 4 min og vektoren når den lukkede flate, meldt at gjenværende tid er 4 min. På lignende måte kan der meldes 3 min, 2 min eller 1 min.

Fremgangsmåten til brannbestemmelse vil nå bli beskrevet under henvisning til et flytskjema for mikroprosessoren som vist på fig. 9. I dette skjema blir de digitale data i blokk a, sendt fra analogsensorene 1a-1n via sendeenhetene 2a-2n mottatt under sondring mellom de respektive analogsensorer 1a-1n for utførelse av datasampling. I blokk b blir data x1-

xn sammenlignet med de terskelverdier Ll-Ln som er bestemt for de respektive analoge sensorer 1a-1n, og når x1-xn<L1-

Ln, blir prosessen ført tilbake til blokk a, hvoretter den, hvis hvilken som helst av verdiene x1-xn er lik eller større enn Ll-Ln, går videre til blokk c for å innlede den predikative beregning.

I blokk c blir de løpende gjennomsnittsdata LD1-LDn beregnet for de respektive data x1-xn. I blokk d blir siste løpende gjennomsnittsdata LD1<m->LDn<m> som danner den vektor X som representerer omgivelsenes tilstander i nåtid, substituert for lukket flate-ligningen f(x)k som representerer farenivået, for beregning av følgende uttrykk:

I blokk e blir det fastslått om f(x)k > 0, og hvis f(x)k 0, blir der foretatt brannbestemmelse, og prosessen går videre til blokk 1 for å gi en alarm som varsler opptredende brann via styreenheten 7. Når f(x)k>0, går prosessen til blokk f.

I blokk f blir alle eller flere av de i lagringsenheten lagrede verdier, regnet fra den siste av de løpende gjennomsnittsdata LD1<m->LDn<m> fra de respektive analogsensorer 1a-1n, trukket ut. I blokk g fås den lineære regresjonslinje for hver sensor 1a-1n fra de uttrukkede løpende gjennomsnittsdata LDlm-LDnm og helningene dx1/dt. I blokk h blir disse helninger dxi/dt sammenlignet med referansehelningene dxi s/dt, og når noen av helningene dxi/dt overskrider referansehelningene dxi /dt, går prosessen videre til blokk 1 for å skaffe en alarm som melder opptredende feil via styreenheten 7. Over-stiger ingen av helningene referanseverdiene, går prosessen videre til blokk i.

I blokk i blir siste gjennomsnittsdata LDi<m> og helningene dxi/dt trukket ut. I blokk j blir tiden tr beregnet ut fra disse data. I blokk k blir tiden tr sammenlignet med den innledningsvis bestemte respittid tD, og hvis tr = tD, blir det fastslått at omgivelsesbetingelsene er farlige, og prosessen går videre til blokk 1 for å gi alarm. Er tr < tD, går prosessen tilbake til blokk a for utførelse av følgende behandling.

Ifølge den foregående beskrivelse av to utførelsesformer gjør man ved den første utførelsesform bruk av en differanse-verdi og i den annen utførelsesform av en funksjonell approksimasjon. Imidlertid vil det lett forstås at metoden med funksjonell approksimasjon kan anvendes for den første utførelsesform og differanseverdimetoden for den annen. Det er også mulig å forene deteksjonsenheten og beregningsenheten ved bruk av en brikkedatamaskin, og der vil da ikke behøves noen sende-krets.

Claims (12)

1. Brannalarmanlegg som omfatter to eller flere deteksjonsenheter (3a-3n) forbundet med en datasamplingsenhet (8) innrettet til å sample data fra hver av deteksjonsenhetene (3a-3n) i forhåndsbestemte perioder, hvor datasamplingsenheten (8) er forbundet med en lagringsenhet (9) innrettet til å lagre de samplede data som henholdsvis svarer til utgangsverdier fra deteksjonsenhetene (3a-3n), hvor lagringsenheten (9) er forbundet med en første beregningsenhet (11;27) innrettet til å ekstrahere de samplede data fra lagringsenheten (9) og beregne de tidsderiverte av de samplede data, hvor den første beregningsenhet (11;27) er forbundet med en annen beregningsenhet (12;30) og den annen beregningsenhet (12;30) med en komparatorenhet (13;33) hvis utgang er forbundet med inngangen på en alarmenhet (7) innrettet til å gi en alarm som reaksjon på utgangsdata fra komparatorenheten (13;33), karakterisert ved at deteksjonsenhetene (3a-3n) er innrettet til å detektere forandringer i n forskjellige fysiske fenomener i omgivelsene, idet forandringene skyldes forekomsten av en brann, og til å gi ut analoge data som svarer til de nevnte forandringer, at den annen beregningsenhet (12;30) er innrettet til å beregne vektorer som representerer nåværende og fremtidige tilstander for de nevnte n forskjellige fysiske fenomener på basis av de tidsderiverte, samplede data beregnet av den første beregningsenhet (11;27) og de lagrede data i lagringsenheten (9), og at komparatorenheten (13;33) er innrettet til å sammenligne vektorene beregnet av den annen beregningsenhet (12;30) med forhåndsbestemte data som representerer en detektert brannfare, å generere et utgangssignal når de innbyrdes forhold mellom de beregnede vektorer og de forhåndsbestemte data ikke ligger innenfor et fastlagt område, samt å levere utgangssignalet til inngangen på alarmenheten (7).

2. Brannalarmanlegg i henhold til krav 1, karakterisert ved at den annen beregningsenhet (12) er innrettet til å beregne endepunktene for vektorer som representerer tilstandene a<y> de nevnte fysiske fenomener etter et forhåndsbestemt tidsrom, og at komparatorenheten (13) er innrettet til å sammenligne endepunktene for de respektive vektorer med en respektiv lukket matematisk overflate svarende til data fra sampiingenheten for forhåndsbestemte nivåer av henholdsvis de n forskjellige fysiske fenomener og å generere et utgangssignal når endepunktet til en av vektorene ligger utenfor den tilsvarende forhåndsbestemte, lukkede overflate.

3. Brannalarmanlegg i henhold til krav 1, karakterisert ved at den annen beregningsenhet (30) er innrettet til å beregne de tidsrom som medgår før endepunktene av hver av de beregnede vektorer faller utenfor de lukkede matematiske overflater som svarer til de forhåndsbestemte nivåer for de respektive n fysiske fenomener, og at komparatorenheten (33) er innrettet til å sammenligne tiden beregnet av den annen beregningsenhet (30) med en forhåndsbestemt faretid og generere et utgangssignal når den beregnede tid er lik eller mindre enn faretiden.

4. Brannalarmanlegg i henhold til krav 2 eller 3, karakterisert ved at det dessuten omfatter en nivåbestemmelsesenhet (15) forbundet mellom datasamplingsenheten (8) eller lagringsenheten (9) og den første beregningsenhet (11;27), idet nivåbestemmelsesenheten (15) er innrettet til å gi ut et signal for"å aktivere den første beregningsenhet (11;27) når minst ett av de samplede data som representerer de n fysiske fenomener og gis ut fra datasamplingsenheten (8), overskrider et forhåndsbestemt nivå.

5. Brannalarmanlegg i henhold til krav 2 eller 3, karakterisert ved at den første beregningsenhet (11;27) er innrettet til å beregne de tidsderiverte av de samplede data ved en funksjonsapproksimasjon for disse data og bestemme forskjellen i disse data over påfølgende tidsinter-valler.

6. Brannalarmanlegg i henhold til krav 2, karakterisert ved at det dessuten omfatter en nivåbestemmelsesenhet (15) forbundet mellom lagringsenheten (9) og den første beregningsenhet (11) og innrettet til å gi ut et signal for å aktivere den første beregningsenhet (11) når endepunktene til en av vektorene som representerer tilstandene for de nevnte n fysiske fenomener beregnet på basis av utgangsdata fra datasamplingsenheten (8), faller utenfor den lukkede matematisk overflate som representerer det forhåndsbestemte nivå til de nevnte utgangsdata.

7. Brannalarmanlegg i henhold til et av kravene 1,5 eller 6, karakterisert ved at den annen beregningsenhet (12;30) omfatter en vektorelementberegningsenhet (20;32) innrettet til prediktivt å beregne endepunktet for vektoren som svarer til de fysiske fenomener etter et forhåndsbestemt tidsrom, basert på de tidsderiverte av de samplede data beregnet av den første beregningsenhet (11;27).

8. Brannalarmanlegg i henhold til krav 7, karakterisert ved at den første beregningsenhet (11) omfatter en helningsberegningsenhet (18) innrettet til å beregne vektorer med helninger svarende til forandringer i de samplede data som motsvarer de respektive fysiske fenomener, en helningssammenligningsenhet (19) innrettet til å sammenligne helningene til vektorer beregnet av helningsbe-regningsenheten (18) med forhåndsbestemte verdier for slike helninger og å generere et utgangssignal hvis en av de beregnede helninger overskrider den forhåndsbestemte helning for en respektiv vektor og på basis av dette aktivere alarmenheten.

9. Brannalarmanlegg i henhold til krav 3, karakterisert ved at den første beregningsenhet (27) omfatter en lineær regresjonslinjeberegningsenhet (28) innrettet til å beregne helningene av de samplede data svarende til forandringer i de fysiske fenomener ved å approksimere disse data med lineære regresjonslinjer og en helningssammenligningsenhet (29) innrettet til å sammenligne helningen av de lineære regresjonslinjer beregnet av den lineære regresjonslinjeberegningsenhet (28) med forhåndsbestemte helninger, idet helningssammenligningsenheten (29) er innrettet til å generere et utgangssignal for å aktivere alarmenheten (7) når en av de beregnede helninger overskrider den respektive forhåndsbestemte helning.

10. Brannalarmanlegg i henhold til krav 3 eller 7, karakterisert ved at det dessuten omfatter en nivåbestemmelsesennet (15) mellom lagringsenheten (9) og den første beregningsenhet (11;27) og innrettet til å gi ut et signal for å aktivere den første beregningsenhet (11;27) når endepunktene til vektorene som representerer tilstandene for de fysiske fenomener beregnet på basis av utgangsdata fra datasamplingsenheten (8), ligger utenfor de lukkede matematiske overflater som svarer til forhåndsbestemte nivåer for de respektive n fysiske fenomener.

11. Brannalarmanlegg i henhold til et av kravene 7,8 eller 9, karakterisert ved at det dessuten omfatter en nivåbestemmelsesenhet (15) mellom lagringsenheten (9) og den første beregningsenhet (11;27) og innrettet til å gi ut et signal for å aktivere den første beregningsenhet (11;27) når endepunktene til vektorene som representerer tilstandene for de fysiske fenomener beregnet på basis av utgangsdata fra datasamplingsenheten (8)7 faller utenfor de lukkede matematiske overflater som svarer til forhåndsbestemte nivåer for de respektive n fysiske fenomener.

12. Brannalarmanlegg i henhold til krav 11, karakterisert ved at det dessuten omfatter en databehandlingsenhet (14) anordnet mellom datasamplingsenheten (8) og lagringsenheten (9), idet databehandlingsenheten (14) er innrettet til å beregne løpende gjennomsnitt for dataene fra datasamplingsenheten (8).