RU2298231C2 - Модуль регистрации аварийной ситуации - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройствам аварийной сигнализации и предназначено для обнаружения очага возгорания по инфракрасному излучению и другим дополнительным факторам опасных ситуаций и может быть использовано в автоматических системах аварийной, пожарной сигнализации и пожаротушения для обеспечения взрывобезопасности и пожаробезопасности в производственных помещениях и на промышленных площадках. Его использование позволяет получить технический результат в виде повышения быстродействия, надежности и безошибочности срабатывания систем пожаротушения и сигнализации, получение сигналов о сопутствующих факторах опасных ситуаций. Модуль регистрации аварийной ситуации включает в себя корпус с датчиком инфракрасного излучения и корректирующими датчиками регистрации физических величин, аналоговую часть, состоящую из дифференциальных усилителей, сумматоров, оконечных усилителей, согласующих блоков, и цифровую часть, состоящую из аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, цифроаналогового преобразователя, адаптера линии связи и формирователя напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам аварийной сигнализации и предназначено для обнаружения очага возгорания по инфракрасному излучению и другим дополнительным факторам опасных ситуаций и может быть использовано в автоматических системах аварийной, пожарной сигнализации и пожаротушения для обеспечения взрывобезопасности и пожаробезопасности, а также иных аварийных ситуациях в производственных помещениях и на промышленных площадках.

Известно оптико-электронное устройство охранной пожарной сигнализации, содержащее фотоприемник, подключенный к входу усилителя, ключевой транзистор, коллектор которого подключен к одному выводу излучающего диода, оптически соединенного с фотоприемником, другой вывод излучающего диода подключен к одному выводу накопительного конденсатора, другой вывод которого соединен с одним полюсом источника питания, исполнительный элемент, один вывод которого соединен с другим полюсом источника питания, импульсный генератор, при этом импульсный генератор выполнен управляемым, синхронизирующий вход импульсного генератора соединен с одним выводом конденсатора, выход импульсного генератора подключен к входу усилителя, выход которого соединен с базой ключевого транзистора, эмиттер которого подключен к одному полюсу источника питания, другой вывод исполнительного элемента соединен с другим выводом излучающего диода /SU патент №1417662, 2000.06.20/.

Известное решение недостаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации, не обеспечивает дополнительной информацией для исключения ложных срабатываний и распознания аварийных ситуаций.

Известен пирометрический датчик пожарной сигнализации, содержащий инфракрасные фотодетекторы, светофильтры с разными спектрами пропускания и усилители, выходы которых соединены с входом исполнительной схемы, при этом в него введены блок термостабилизации темновых токов фотодетекторов, разделитель светового потока и оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов, а исполнительная схема содержит соединенные последовательно блок вычисления отношения двух значений напряжения, блок усреднения и пороговый детектор, при этом последовательно установленные оптическая система для фокусировки потока на чувствительных окнах фотодетекторов и разделитель светового потока оптически связаны с фотодетекторами, которые подключены к неинвертирующим входам усилителей, а выходы блока термостабилизации подключены к инвертирующим входам усилителей, вход блока вычисления отношения двух значений напряжения является входом исполнительной схемы /RU патент №2109345, 1998.04.20/.

Известное решение конструктивно сложно и недостаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации, не обеспечивает дополнительной информацией для исключения ложных срабатываний.

Наиболее близким к заявляемому является модуляционный датчик пламени, содержащий герметичный корпус, внутри которого установлены светофильтр, пропускающий ИК-излучение, детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, питающий генератор, электронный ключ, включающий автоматическую систему пожаротушения, при этом введены маятниковый модулятор, микролампа тестирования, формирователь прямоугольных импульсов и счетчик импульсов, маятниковый детектор ИК-излучения, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов и электронный ключ соединены последовательно, микролампа тестирования смещена относительно продольной оси корпуса таким образом, что световой сигнал от микролампы, отражаясь от светофильтра, попадает к детектору ИК-излучения через маятниковый модулятор, причем питающий генератор подает напряжение на маятниковый модулятор, усилитель сигнала, формирователь прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, электронный ключ и на микролампу тестирования /RU Патент №2179743/.

Известное решение излишне инерционно и недостаточно надежно, ограниченно применимо в экстремальных условиях при высоких температуре и запыленности, наличии вибрации, не обеспечивает дополнительной информацией для исключения ложных срабатываний, не представляет объективных данных об сопутствующих факторах опасных ситуаций.

Задачей изобретения является повышение быстродействия, надежности, помехоустойчивости и безошибочности срабатывания систем пожаротушения и сигнализации, получение сигналов о сопутствующих факторах опасных ситуаций и распознания аварийных ситуаций.

Задача решается тем, что в модуле регистрации аварийной ситуации, включающем корпус с датчиком инфракрасного излучения и корректирующими датчиками регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, аналоговую часть, состоящую из дифференциальных усилителей, сумматоров, конечных усилителей, согласующих блоков, и цифровую часть, состоящую из аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, цифроаналогового преобразователя, адаптера линии связи и формирователя напряжений, согласно решению корректирующие датчики выполнены с возможностью регистрации физических величин, аналоговая часть выполнена с возможностью регистрации и сопоставления информации от датчика инфракрасного излучения и корректирующих датчиков, при этом датчики инфракрасного излучения соединены с цифровой частью посредством типовой цепи, состоящей из дифференциального усилителя, сумматора и конечного усилителя, а корректирующие датчики соединены с цифровой частью посредством согласующих блоков, при этом выход аналого-цифрового преобразователя соединен с микроконтроллером, выполненным с возможностью анализа и обработки поступающих сигналов, выход микроконтроллера связан с цифроаналоговым преобразователем, выполненным с возможностью подачи корректирующих сигналов на сумматоры аналоговой части, микроконтроллер соединен с адаптером линии связи, а все составляющие цифровой части и аналоговой части связаны с формирователем напряжений, при этом корректирующие датчики представляют отдельные блоки регистрации физических величин, выбранные из ряда датчиков ультрафиолетового излучения, акустических волн, температуры окружающей среды, давления, влажности, тензометрии, газового анализа, концентрации пыли и дыма, электромагнитного излучения и ионизирующих излучений, а блоки регистрации ультрафиолетового излучения снабжены фильтрами с заданной полосой пропускания.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки:

- корректирующие датчики выполнены с возможностью регистрации физических величин (что позволяет исключить влияние мешающих факторов, например тепловой фон, искровые разряды, пыль, снизить вероятность ложных срабатываний);

- аналоговая часть выполнена с возможностью регистрации и сопоставления информации от датчика инфракрасного излучения и корректирующих датчиков (что позволяет повысить надежность, расширяет информативность датчика, что в свою очередь способствует повышению чувствительности и помехозащищенности, в том числе защиту от ложных срабатываний);

- датчики инфракрасного излучения соединены с цифровой частью посредством типовой цепи, состоящей из дифференциального усилителя, сумматора и конечного усилителя, а корректирующие датчики соединены с цифровой частью посредством согласующих блоков (что позволяет повысить надежность и достоверность работы устройства с учетом расширения числа регистрируемых внешних факторов, обеспечивает возможность интеграции в системы контроля);

выход аналого-цифрового преобразователя соединен с микроконтроллером, выполненным с возможностью анализа и обработки поступающих сигналов, выход микроконтроллера связан с цифроаналоговым преобразователем, выполненным с возможностью подачи корректирующих сигналов на сумматоры аналоговой части (что повышает быстродействие и надежность системы контроля и улучшает защиту от ложных срабатываний);

- микроконтроллер соединен с адаптером линии связи, а все составляющие цифровой части и аналоговой части связаны с формирователем напряжений (что повышает надежность и возможность мониторинга объектов за счет дополнительной информации, поступающей по линии связи);

- корректирующие датчики представляют отдельные блоки регистрации физических величин, выбранные из ряда датчиков ультрафиолетового излучения, акустических волн, температуры окружающей среды, давления, влажности, тензометрии, газового анализа, концентрации пыли и дыма, электромагнитного излучения и ионизирующих излучений (что повышает объективность снимаемой информации, обеспечивает универсальность применения с возможностью использования в различных отраслях промышленности);

- блоки регистрации ультрафиолетового излучения снабжены фильтрами с заданной полосой пропускания (что повышает помехозащищенность и надежность).

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с известными аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема модуля регистрации аварийной ситуации.

Модуль регистрации аварийной ситуации содержит корпус (на чертеже не показан), из числа корректирующих датчиков изображены только три датчика - акустический датчик 1, температурный датчик 2, датчик УФ-излучения 3 и основной - датчик инфракрасного излучения 4, согласующие блоки 5, 6, дифференциальные усилители 7, 8, сумматоры 9, 10, усилители 11, 12, преобразователь 13, микроконтроллер 14, цифроаналоговый преобразователь 15, адаптер линии связи 16, формирователь напряжений 18.

Устройство работает следующим образом. Сигналы с группы датчиков 1, 2 поступают на согласующие блоки 5, 6, выполняющие предварительную обработку и фильтрацию сигналов. Далее сигналы поступают на преобразователь 13. Сигналы с другой группы датчиков 3, 4 поступают на дифференциальные усилители 7, 8, снижающие уровни синфазных помех, и далее поступают на сумматоры 9, 10, а с выхода последних - на конечные усилители 11, 12, соединенные со входом преобразователя 13. Последний преобразует сигнал в цифровую форму и передает на микроконтроллер 14, выполняющий анализ и обработку поступающей информации с учетом поступающих из линии связи данных через адаптер 16. Эти данные могут нести дополнительную информацию об условиях функционирования по времени, по технологическому графику, по сезонно-климатическим параметрам, что также отражается на конкретных алгоритмах функционирования и обработки сигналов, связанных с конкретной ситуацией на объекте. В результате обработки микроконтроллер 14 формирует управляющие команды на цифроаналоговый преобразователь 15, который в свою очередь из поступающих данных формирует сигналы на сумматоры 9, 10, что позволяет повысить уровень достоверности распознаваемой ситуации и снизить влияние мешающих факторов. Формирователь напряжений 17 обеспечивает всю схему необходимыми питающими напряжениями и опорными сигналами из безопасного входного напряжения 9-15 В.

Все датчики в рабочем положении выставляются по показателям на фоновые значения, а при изменении последних от датчиков фиксируются сигналы с последующим анализом и подачей команд на исполнительные устройства. В зависимости от типа контролируемого объекта сочетание или комплексность срабатывания датчиков различное. Так, при поступлении сигнала от ультрафиолетового и инфракрасного датчиков можно с уверенностью констатировать возгорание от короткого замыкания, а то же самое, но с превышающим фоновые значения сигналом акустического датчика - короткое замыкание с хлопком дает дополнительную информацию о мощности замыкания и подтверждение факта последнего. Срабатывание датчиков температуры, дымового (пылевого) и газового анализа при "молчании" остальных свидетельствует о наличии скрытого горения.

Повышение значений сигналов от дымового (пылевого) датчика на возросшем фоне показаний датчика барометрического давления при одновременном снижении показаний датчика влажности свидетельствует о возможности взрыва пыли и необходимости команды на орошение контролируемого объема для коагуляции и смыва пыли.

Изменение показаний тензометрического датчика свидетельствует о возрастающих механических напряжениях, что при одновременных сигналах, например, инфракрасного датчика свидетельствует о перегреве подшипников и возможности выхода из строя узла вращения транспортерной линии. Отклонения в показаниях датчика электромагнитного излучения совместно с сигналами инфракрасного и/или ультрафиолетового датчиков могут зафиксировать разрушение кабеля или аварию в трансформаторных блоках или блоках привода. Сигнал от акустического датчика совместно с возрастанием сигнала датчика ионизирующего излучения может свидетельствовать о разгерметизации емкости с радиоактивностью. Возможны различные сочетания первичных сигналов от основного и дополнительных датчиков модуля регистрации аварийных ситуаций, что обеспечивает с высоким быстродействием распознание и ликвидацию последних.

Модуль регистрации аварийной ситуации обеспечивает повышение быстродействия, надежности, помехоустойчивости и безошибочности срабатывания систем пожаротушения и аварийной сигнализации, получение сигналов о сопутствующих факторах опасных ситуаций, вести мониторинг в аварийных ситуациях и обнаруживать предаварийные ситуации (опасный перегрев подшипников, транспортерных лент и другого оборудования, разгерметизацию емкостей, утечку активных сред и т.п.), осуществлять раннее обнаружение очагов тления, пожаров и взрывов как технологических помещений, так и на открытых площадках, автоматически тестировать работоспособность, что обеспечивает постоянный контроль как состояния модуля, так и выдаваемой им информации.

Claims (3)

1. Модуль регистрации аварийной ситуации, включающий в себя корпус с датчиком инфракрасного излучения и корректирующими датчиками регистрации физических величин, связанных с возникновением аварийной ситуации, аналоговую часть, состоящую из дифференциальных усилителей, сумматоров, конечных усилителей, согласующих блоков, и цифровую часть, состоящую из аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера, цифроаналогового преобразователя, адаптера линии связи, и формирователь напряжений, отличающийся тем, что корректирующие датчики выполнены с возможностью регистрации физических величин, аналоговая часть выполнена с возможностью регистрации и сопоставления информации от датчика инфракрасного излучения и корректирующих датчиков, при этом датчики инфракрасного излучения соединены с цифровой частью посредством типовой цепи, состоящей из дифференциального усилителя, сумматора и конечного усилителя, а корректирующие датчики соединены с цифровой частью посредством согласующих блоков, при этом выход аналого-цифрового преобразователя соединен с микроконтроллером, выполненным с возможностью анализа и обработки поступающих сигналов, выход микроконтроллера связан с цифроаналоговым преобразователем, выполненным с возможностью подачи корректирующих сигналов на сумматоры аналоговой части, микроконтроллер соединен с адаптером линии связи, а все составляющие цифровой части и аналоговой части связаны с формирователем напряжений.

2. Модуль регистрации аварийной ситуации по п.1, отличающийся тем, что корректирующие датчики представляют отдельные блоки регистрации физических величин, выбранные из ряда датчиков ультрафиолетового излучения, акустических волн, температуры окружающей среды, давления, влажности, тензометрии, газового анализа, концентрации пыли и дыма, электромагнитного излучения и ионизирующих излучений.

3. Модуль регистрации аварийной ситуации по п.2, отличающийся тем, что блоки регистрации ультрафиолетового излучения снабжены фильтрами с заданной полосой пропускания.