RU2595987C1

RU2595987C1 - Method for fire detection and device for its implementation

Info

Publication number: RU2595987C1
Application number: RU2015117591/12A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Оленев
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2016-08-27

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: invention relates to fire-fighting equipment, in particular, to devices for detection of fires, and can be used in explosive environment of large length, for example in a mine. Since at section L shell 3 is removed from the light guide, surface of core 2 contacts with the ambient medium. In absence of fire material 4 covering the core prevents large scattering of radiation from the core of the light guide, due to which overwhelming part of the flux from radiator 5 reaches photodetector 6 and via amplifier 7 comes to analogue-to-digital converter 8, which converts the signal into a code typical for standard conditions. In case of fire the temperature around the sensor is increased, due to which material 4 begins to melt and drain from core 2 denuding it at a certain section, that leads to scattering of the radiation flux flowing along light guide 1. Reduced flux is registered by the photodetector and displayed at the output of analogue-to-digital converter 8 with a code, which corresponds to the fire state.

EFFECT: invention aims at simplifying the design and improving operational characteristics, light flux from radiator 5 is introduced in light guide 1.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам обнаружения возгораний, и может быть использовано во взрывоопасной среде большой протяженности, например в шахте.The invention relates to fire fighting equipment, in particular to devices for detecting fires, and can be used in explosive atmospheres of great length, for example in a mine.

Прототипом является дымовой оптико-электронный пожарный извещатель, содержащий корпус с отверстиями, расположенный на корпусе сигнальный индикатор, инфракрасный излучатель, интегральную микросхему, включающую в себя цепь управления инфракрасным излучателем, фотодетектор, блок контроля питания, блок сброса питания, блок формирования сигнала тревоги, тестовый блок и цепь контроля, дымовую камеру, расположенную в нижней части корпуса, имеющую барьер, который не допускает прямого прохождения сигнала от инфракрасного излучателя к фотодетектору, при этом цепь контроля выполнена на базе аналого-цифрового преобразователя, преобразующего аналоговый сигнал, приходящий через усилитель с фотодетектора, в цифровой, и алгоритмического блока, управляемого блоками контроля питания, сброса питания, тестовым блоком и кнопкой «тест» [Пат. РФ 2356097, МПК G08B 17/107, 2007].The prototype is a smoke optical-electronic fire detector containing a housing with holes, a signal indicator located on the housing, an infrared emitter, an integrated circuit including an infrared emitter control circuit, a photo detector, a power control unit, a power reset unit, an alarm generation unit, a test control unit and circuit, a smoke chamber located in the lower part of the housing, having a barrier that prevents the direct passage of the signal from the infrared emitter to the photodet to the projector, while the control circuit is based on an analog-to-digital converter that converts an analog signal coming through an amplifier from a photodetector into a digital one, and an algorithm block controlled by power control, power reset, test block and test button [Pat. RF 2356097, IPC G08B 17/107, 2007].

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- неудобство в эксплуатации, вызванное наличием относительно большого числа проводов, подходящих к датчику. Кроме того, наличие электрических проводов усложняет применение таких датчиков во взрывоопасной среде из-за возможности случайного возникновения искры;- inconvenience in operation caused by the presence of a relatively large number of wires suitable for the sensor. In addition, the presence of electrical wires complicates the use of such sensors in an explosive atmosphere due to the possibility of an accidental spark;

- сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества элементов (электронных компонентов), обслуживающих один датчик.- the complexity of the design, due to the presence of a large number of elements (electronic components) serving one sensor.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков, а именно упрощение конструкции и повышение эксплуатационных характеристик.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages, namely, simplifying the design and improving performance.

Задача решается тем, что в способе обнаружения пожара, включающем воздействие на датчик опасным фактором пожара, трансформацию последним потока излучения и восприятие изменения его фактом регистрации пожара, поток излучения трансформируют величиной рассеяния его в окружающую среду путем изменения показателя преломления последней.The problem is solved in that in a method for detecting fire, which includes exposing the sensor to a hazardous fire factor, the latter transforms the radiation flux and perceives its change by the fact of the fire registration, the radiation flux is transformed by the amount of its dispersion into the environment by changing the refractive index of the latter.

Поток излучения пропускают через световод. Рассеивание потока излучения производят путем удаления оболочки световода. В качестве датчика используют световод с оболочкой из легкоплавкого материала. В качестве легкоплавкого материала используют парафин.The radiation flux is passed through the light guide. The scattering of the radiation flux is carried out by removing the cladding of the fiber. As a sensor, a light guide with a sheath of fusible material is used. Paraffin is used as a fusible material.

Устройство для осуществления способа обнаружения пожара, содержащее источник излучения, соединенные последовательно фотоприемник, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, снабжено световодом, по крайней мере, часть оболочки которого выполнена из легкоплавкого материала, при этом один конец световода оптически соединен с источником излучения, а другой - с фотоприемником. Часть световода выполнена с сердцевиной, очищенной от оболочки и закрытой легкоплавким материалом.A device for implementing a fire detection method comprising a radiation source, a photodetector, amplifier and an analog-to-digital converter connected in series, is equipped with a light guide, at least a part of the sheath of which is made of fusible material, while one end of the light guide is optically connected to the radiation source and the other - with a photodetector. Part of the fiber is made with a core, cleaned from the shell and closed by fusible material.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.These distinctive features allow you to achieve the following advantages compared with the prototype.

Трансформирование потока излучения величиной рассеяния его в окружающую среду путем изменения показателя преломления последней позволяет упростить конструкцию датчика.Transformation of the radiation flux by the amount of its scattering into the environment by changing the refractive index of the latter makes it possible to simplify the design of the sensor.

Пропускание потока излучения через световод позволяет принимать сигнал от датчика на большие расстояния без значительного затухания, что особенной актуально при большой длине линии связи, например в шахтах. Кроме того, отсутствие проводов дает возможность использовать такой датчик во взрывоопасной среде. Все это упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.Passing the radiation flux through the fiber allows you to receive a signal from the sensor over long distances without significant attenuation, which is especially important for a long communication line, for example in mines. In addition, the absence of wires makes it possible to use such a sensor in an explosive atmosphere. All this simplifies the design and improves performance.

Проведение рассеивания потока излучения путем удаления оболочки световода упрощает конструкцию.Conducting dispersion of the radiation flux by removing the cladding of the fiber simplifies the design.

Использование в качестве датчика световода с оболочкой из легкоплавкого материала, например целлофана, позволяет использовать одновременно в качестве датчика и линии связи непосредственно сам световод, что значительно упрощает конструкцию и повышает эксплуатационные характеристики, так как в этом случае очаг возгорания может быть обнаружен в любом месте пролегания световода.Using as a sensor a fiber with a sheath of fusible material, such as cellophane, it is possible to use the fiber itself directly as a sensor and a communication line, which greatly simplifies the design and improves operational characteristics, since in this case a source of ignition can be detected anywhere optical fiber.

Использование в качестве легкоплавкого материала парафина упрощает конструкцию датчика, позволяя выполнять его даже без корпуса.The use of paraffin as a fusible material simplifies the design of the sensor, allowing it to be carried out even without a housing.

Снабжение устройства для осуществления способа обнаружения пожара световодом, по крайней мере, часть оболочки которого выполнена из легкоплавкого материала, и оптическое соединение одного конца световода с источником излучения, а другого - с фотоприемником позволяет упростить конструкцию датчика и его линии связи.Providing a device for implementing a fire detection method with a light guide, at least part of the shell of which is made of fusible material, and the optical connection of one end of the light guide to the radiation source and the other to the photodetector simplifies the design of the sensor and its communication line.

Выполнение части световода с сердцевиной, очищенной от оболочки и закрытой легкоплавким материалом, позволяет упростить конструкцию датчика. Изобретение поясняется чертежом.The implementation of the part of the fiber with the core, cleaned from the sheath and closed with fusible material, allows to simplify the design of the sensor. The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа обнаружения пожара.The drawing shows a device for implementing a method of detecting fire.

Устройство для осуществления способа обнаружения пожара содержит световод 1 с сердцевиной 2, очищенной на участке L от оболочки 3 и закрытой легкоплавким материалом 4, например парафином. Через световод излучатель 5 соответственно оптически соединен с фотоприемником 6, который через усилитель 7 подключен к аналого-цифровому преобразователю 8.A device for implementing a fire detection method comprises a light guide 1 with a core 2, peeled in section L from the sheath 3 and covered by a low-melting material 4, for example paraffin. Through the optical fiber, the emitter 5 is respectively optically connected to a photodetector 6, which is connected through an amplifier 7 to an analog-to-digital converter 8.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

В световод 1 заводят поток излучения от излучателя 5, например светодиода. Поскольку на участке L со световода удалена оболочка 3, то происходит контакт поверхности сердцевины 2 с окружающей ее средой. При отсутствии пожара покрывающий сердцевину материал 4 препятствует большому рассеиванию излучения из сердцевины световода, благодаря чему подавляющая часть потока от излучателя 5 доходит до фотоприемника 6, например фотодиода, и через усилитель 7 поступает на аналого-цифровой преобразователь 8, который преобразовывает сигнал в код, характерный для штатной ситуации.A radiation flux from the emitter 5, for example, an LED, is introduced into the light guide 1. Since the sheath 3 is removed from the fiber in section L, the surface of the core 2 is in contact with its environment. In the absence of fire, the core-coating material 4 prevents a large dispersion of radiation from the core of the fiber, due to which the overwhelming part of the stream from the emitter 5 reaches the photodetector 6, for example, a photodiode, and through an amplifier 7 it is supplied to an analog-to-digital converter 8, which converts the signal into a code characteristic for a regular situation.

При возникновении пожара происходит повышение температуры вокруг датчика, в результате чего материал 4 начинает плавиться и стекать с сердцевины 2, обнажая ее на некотором участке, что приводит к рассеянию идущего по световоду 1 потока излучения, причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины 2 и окружающей среды (см., например, Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические световоды. - М.: Мир, 1980). Основное затухание происходит на обнаженном участке сердцевины 2, который при нагревании увеличивается, уменьшая при этом закрытую материалом 4 часть Н. Поток на выходе световода может быть найден по формулеWhen a fire occurs, the temperature around the sensor rises, as a result of which the material 4 begins to melt and drain from the core 2, exposing it in a certain area, which leads to scattering of the radiation flux passing through the optical fiber 1, and the more intense the scattering, the greater the difference in readings refraction of the core 2 and the environment (see, for example, Unger HG Planar and fiber optical fibers. - M .: Mir, 1980). The main attenuation occurs on the exposed portion of the core 2, which increases when heated, while decreasing the part 4 closed by the material. The flow at the output of the fiber can be found by the formula

где Ф, Ф₀ - соответственно поток на выходе и входе световода; α_м, α_в - соответственно коэффициент затухания в материале и в воздухе.where f, f ₀ - respectively, the flow at the output and input of the fiber; α _m , α _in - respectively, the attenuation coefficient in the material and in the air.

Изменение расстояния Н от расплавляющегося и стекающего с сердцевины 2 материала 4 вызывает соответствующее изменение потока, которое преобразуется фотоприемником 6, например фотодиодом, в электрический сигнал, пропорциональный Н. Полученный сигнал усиливается усилителем 7 и подается на аналого-цифровой преобразователь 8, преобразующий сигнал в код, соответствующий пожару. Следует заметить, что число датчиков, размещенных на световоде 1, может быть достаточно большим, поскольку в дежурном режиме большая часть потока излучения доходит до фотоприемника 6. При этом для всех датчиков применяется единый излучатель с фотоприемником и усилитель с преобразователем, что существенно удешевляет сам датчик, который по существу состоит из очищенного от оболочки участка сердцевины, покрытого парафином или другим легкоплавким материалом. Так как потери в световоде малы, то большая протяженность оптоволоконной линии связи не вызывает значительного затухания потока излучения.A change in the distance H from the material 4 melting and flowing from the core 2 causes a corresponding change in the flux, which is converted by the photodetector 6, for example, a photodiode, into an electrical signal proportional to H. The received signal is amplified by an amplifier 7 and fed to an analog-to-digital converter 8, which converts the signal to code corresponding to the fire. It should be noted that the number of sensors located on the optical fiber 1 can be quite large, since in standby mode, most of the radiation flux reaches the photodetector 6. Moreover, for all sensors, a single emitter with a photodetector and an amplifier with a converter are used, which significantly reduces the cost of the sensor itself , which essentially consists of a core-free section of the core coated with paraffin or other low-melting material. Since the losses in the fiber are small, the large length of the optical fiber communication line does not cause significant attenuation of the radiation flux.

Если оболочку световода выполнить из легкоплавкого материала, например целлулоида, полиэтилена или другого полимера с низкой температурой плавления и подходящим показателем преломления, то никакого удаления оболочки с сердцевины и закрывание ее парафином уже не потребуется. Весь световод будет представлять собой датчик и одновременно линию связи. При возгорании на каком-либо участке пролегания такого световода его оболочка начнет расплавляться, обнажая сердцевину. В результате этого поток излучения, идущий через световод, начнет рассеиваться, что и будет зарегистрировано фотоприемником.If the sheath of the fiber is made of a fusible material, for example celluloid, polyethylene or another polymer with a low melting point and a suitable refractive index, then no removal of the sheath from the core and its closure with paraffin is required. The entire fiber will be a sensor and at the same time a communication line. When a fiber of such a fiber is ignited, its cladding will begin to melt, exposing the core. As a result of this, the radiation flux passing through the fiber will begin to dissipate, which will be detected by the photodetector.

Внедрение изобретения позволит создать простой и удобный в эксплуатации противопожарный датчик, способный работать во взрывоопасной среде.The implementation of the invention will allow you to create a simple and easy-to-use fire detector that can work in explosive atmospheres.

Claims

1. A method of detecting a fire, comprising exposing the fiber to a sensor with a dangerous fire factor, the latter dispersing the radiation flux in the fiber and perceiving its change by the fact of the fire registration, characterized in that the radiation flux is scattered by removing the sheath from the fiber.

2. The method according to p. 1, characterized in that as a sensor using a fiber with a sheath of fusible material.

3. The method according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that paraffin is used as a low-melting material.

4. A device for implementing a fire detection method comprising a radiation source, a photodetector, amplifier and an analog-to-digital converter connected in series, characterized in that it is further provided with a light guide, at least a part of the sheath of which is made of fusible material, while one end of the light guide optically connected to a radiation source, and the other to a photodetector.

5. The device according to p. 4, characterized in that part of the fiber is made with a core, cleaned from the sheath and closed with fusible material.