RU2756593C1 - Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source - Google Patents

Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source Download PDF

Info

Publication number
RU2756593C1
RU2756593C1 RU2020132082A RU2020132082A RU2756593C1 RU 2756593 C1 RU2756593 C1 RU 2756593C1 RU 2020132082 A RU2020132082 A RU 2020132082A RU 2020132082 A RU2020132082 A RU 2020132082A RU 2756593 C1 RU2756593 C1 RU 2756593C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detector
fire
flame
radiation
viewing angle
Prior art date
Application number
RU2020132082A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Виноградский
Тамара Евгеньевна Дерябина
Роман Сергеевич Доровских
Юрий Михайлович Кузовников
Эдуард Андреевич Мецлер
Александр Владимирович Чудаев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Производственное объединение "Спецавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Производственное объединение "Спецавтоматика" filed Critical Закрытое акционерное общество "Производственное объединение "Спецавтоматика"
Priority to RU2020132082A priority Critical patent/RU2756593C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2756593C1 publication Critical patent/RU2756593C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)

Abstract

FIELD: firefighting.
SUBSTANCE: scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source relates to firefighting flame detectors and is intended for detecting fire sources by ultraviolet and/or infrared radiation of the flame and determining the angular coordinates thereof. The detector has a body, on the face part whereof a window is made in the form of an optically transparent side surface of a cylinder with an arc length limited by the maximum viewing angle of the detector in the horizontal plane. An emission receiver is installed near the central axis of the body, a rotary scanning apparatus constituting a rotating cylindrical slit obturator is installed outside of the window, a slit gap is made in the lateral and the lower parts of the obturator, ensuring illumination of the sensitive element. A sectoral cut is made in the obturator opposite the slit gap, following the form of the window. The aperture angle of the sectoral cut is equal to the maximum viewing angle of the sensitive element.
EFFECT: creation of a scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source.
9 cl, 5 dwg

Description

Извещатель относится к системам пожарной сигнализации, в частности к пожарным извещателям пламени, и предназначен для обнаружения очагов возгораний по ультрафиолетовому (УФ) и/или инфракрасному (ИК) излучению пламени и определения их угловых координат по площади защищаемого помещения с целью повышения эффективности и обеспечения адресности автоматических систем пожаротушения.The detector belongs to fire alarm systems, in particular to fire flame detectors, and is designed to detect fires by ultraviolet (UV) and / or infrared (IR) radiation of the flame and determine their angular coordinates over the area of the protected room in order to increase efficiency and ensure targeting automatic fire extinguishing systems.

Существующие традиционные автоматические системы обнаружения на основе точечных тепловых, дымовых или газовых пожарных извещателей не позволяют с заданной точностью и инерционностью определять местоположение очага пожара в помещениях:The existing traditional automatic detection systems based on point heat, smoke or gas fire detectors do not allow to determine the location of the fire in the premises with a given accuracy and inertia:

- для реализации координатного обнаружения пожара внутри помещения такие системы должны строиться по адресному принципу, где разрешающая способность зависит от количества извещателей (для обеспечения высокой точности необходимо большое количество извещателей, что усложняет и удорожает систему);- for the implementation of coordinate detection of a fire inside a room, such systems should be built according to the address principle, where the resolution depends on the number of detectors (to ensure high accuracy, a large number of detectors are needed, which complicates and increases the cost of the system);

- топологическая сложность масштабирования систем координатного обнаружения пожара на основе точечных извещателей.- topological complexity of scaling of coordinate fire detection systems based on point detectors.

Одним из типов извещателей, обладающих высокой эффективностью (быстродействием) обнаружения пожара на начальной фазе пламенного горения по сравнению с другими средствами обнаружения, являются извещатели пламени.Flame detectors are one of the types of detectors with high efficiency (speed) of detecting a fire at the initial phase of a flame combustion in comparison with other means of detection.

Современные традиционные извещатели пламени имеют довольно высокую чувствительность и соответственно большую дальность действия и значительную защищаемую площадь (патенты RU 2300807, RU 114547, RU 114386, RU 2296370). Однако такие извещатели не обладают возможностью идентификации местоположения и определения количества очагов пламени.Modern traditional flame detectors have a fairly high sensitivity and, accordingly, a long range and a significant protected area (patents RU 2300807, RU 114547, RU 114386, RU 2296370). However, such detectors do not have the ability to identify the location and determine the number of flames.

Для определения угловых координат положения очагов возгорания применяются извещатели пламени с матричной структурой чувствительного элемента. Известен извещатель пламени FlameVision «TYCO» (патенты US 6528788, US 6476859, US 6818893) с чувствительным элементом, состоящим из массива одноэлементных узконаправленных ИК датчиков (пикселей), образующих прямоугольную зону обнаружения в виде решетки 16×16 ячеек с диаграммой направленности 90° в горизонтальной плоскости и 80° - в вертикальной.To determine the angular coordinates of the position of the sources of ignition, flame detectors with a matrix structure of the sensitive element are used. Known flame detector FlameVision "TYCO" (patents US 6528788, US 6476859, US 6818893) with a sensitive element consisting of an array of single-element narrow-beam IR sensors (pixels), forming a rectangular detection zone in the form of an array of 16 × 16 cells with a radiation pattern of 90 ° in the horizontal plane and 80 ° - in the vertical plane.

Однако точность координатного обнаружения в таких устройствах зависит от разрешения чувствительного элемента (числа пикселей на единицу площади).However, the accuracy of coordinate detection in such devices depends on the resolution of the sensing element (the number of pixels per unit area).

Другим способом определения координат очага пожара в помещении является использование сканирующего метода, заключающегося в анализе пространства контролируемого помещения путем поэлементного просмотра и оценки интенсивности излучения очага пламени при перемещении мгновенного поля зрения (диаграммы направленности) по полю обзора извещателя.Another way to determine the coordinates of a fire source in a room is to use the scanning method, which consists in analyzing the space of a controlled room by viewing and evaluating the radiation intensity of a fire source when the instantaneous field of view (directional pattern) moves across the detector's field of view.

Широко используемые для защиты объектов общественного и производственного назначения роботизированные установки пожаротушения (РУП «Страж» патент RU 63692; «ЭФЭР» патенты RU 2677622, RU 2424837; RU 191628) на базе программно управляемых пожарных стволов (оросителей) используют принцип адресного обнаружения очага пожара на основе оптических ИК датчиков пламени с узким углом обзора (от 3 до 12 град).Robotic fire extinguishing installations widely used to protect public and industrial facilities (RUE "Guard" patent RU 63692; "EFER" patents RU 2677622, RU 2424837; RU 191628) based on programmed fire nozzles (sprinklers) use the principle of targeted detection of a fire source on based on optical IR flame detectors with a narrow viewing angle (from 3 to 12 degrees).

В таких установках сканирование защищаемой зоны (определение углового направления расположения очага относительно пожарного робота) производится за счет автоматического перемещения пожарного ствола, на котором установлен датчик пламени (при этом оптическая ось совпадает с направлением подачи огнетушащего вещества), по заданной траектории.In such installations, the scanning of the protected area (determination of the angular direction of the location of the hearth relative to the fire robot) is carried out by automatically moving the fire nozzle on which the flame sensor is installed (with the optical axis coinciding with the direction of supply of the extinguishing agent) along a given trajectory.

Такой подход требует использования дополнительных средств пожарной сигнализации, контролирующих всю защищаемую зону и выдающих сигнал «Тревога» при возникновении пожара, поскольку ИК датчик имеет узкий угол обзора и используется только для автоматического наведения пожарного ствола на очаг возгорания по заданным координатам.This approach requires the use of additional fire alarm devices that control the entire protected area and issue an "Alarm" signal in the event of a fire, since the IR sensor has a narrow viewing angle and is used only for automatic guidance of the fire barrel to the fire source at the specified coordinates.

Кроме того, использование ИК приемника подвержено воздействию внешних источников оптических помех (например, солнечное излучение, нагретые тела) и для уменьшения числа ложных срабатываний требуется применение дополнительных каналов обнаружения (ИК, УФ или Видео) и более сложных алгоритмов обработки сигналов, что существенно усложняет и удорожает конструкцию.In addition, the use of an IR receiver is susceptible to external sources of optical interference (for example, solar radiation, heated bodies), and to reduce the number of false alarms, additional detection channels (IR, UV or Video) and more complex signal processing algorithms are required, which significantly complicates and increases the cost of construction.

Целью изобретения является создание для системы координатного обнаружения пожара устройства для обнаружения одного и более очагов пожара, определения угловых координат очагов, обеспечение помехоустойчивости к оптическим помехам, разработка функциональной системы и способа для осуществления устройства.The aim of the invention is to create a device for the coordinate fire detection system for detecting one or more fire foci, determining the angular coordinates of the foci, providing noise immunity to optical interference, developing a functional system and method for implementing the device.

Техническим результатом решения поставленной цели является обнаружение очага(ов) пожара, быстрое и помехозащищенное определение сектора(ов) защищаемого помещения, в котором зафиксирован(ы) очаг(и) возгорания.The technical result of solving this goal is the detection of the source (s) of the fire, quick and noise-free determination of the sector (s) of the protected premises, in which the source (s) of the fire are recorded.

Поставленная цель достигается созданием извещателя пламени сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пожара, характеризующейся выполнением цилиндрического корпуса с верхним прямоугольным основанием, посредством которого корпус соединен с наклонно-поворотным кронштейном, в передней части корпуса выполнен вырез, в вырезе установлено прозрачное окно в виде боковой поверхности цилиндра радиусом, равным радиусу цилиндрического корпуса, и длиной дуги, ограниченной максимальным углом обзора извещателя, внутри корпуса вблизи его центральной части установлен фотоприемник излучения, за прозрачным окном установлено поворотное устройство сканирования, представляющее собой вращающийся цилиндрический щелевой обтюратор с возможностью формирования засветки чувствительного элемента фотоприемника сектором с углом раскрытия в горизонтальной плоскости значительно меньшим, чем максимальный угол обзора чувствительного элемента извещателя, в обтюраторе с противоположной стороны от щелевого зазора выполнен широкий секторный вырез, выполненный по форме окна, угол раскрытия секторного выреза выбран равным максимальному углу обзора чувствительного элемента и соответствует наиболее полному освещению фотоприемника, внутри корпуса в поперечном сечении установлена печатная плата микропроцессорного блока с электронными элементами и с установленным соосно центральной оси корпуса электрическим приводом обтюратора. Прозрачное окно может быть выполнено из кварцевого стекла или лейкосапфира с возможностью прохождения ультрафиолетового и инфракрасного излучения.The goal is achieved by creating a scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of the fire source, characterized by the execution of a cylindrical body with an upper rectangular base, through which the body is connected to a tilt-swivel bracket, a cutout is made in the front of the body, a transparent window is installed in the cutout in the form of a lateral surface cylinder with a radius equal to the radius of the cylindrical body and the arc length limited by the maximum viewing angle of the detector, a radiation photodetector is installed inside the body near its central part, behind the transparent window there is a rotary scanning device, which is a rotating cylindrical slotted obturator with the possibility of illumination of the sensitive element of the photodetector by a sector with an opening angle in the horizontal plane much smaller than the maximum viewing angle of the detector's sensitive element, in the obturator on the opposite side from the slot gap, a wide sector cutout is made, made in the shape of a window, the opening angle of the sector cutout is chosen equal to the maximum viewing angle of the sensing element and corresponds to the most complete illumination of the photodetector, a printed circuit board of a microprocessor unit with electronic elements is installed inside the housing in a cross section and with an electric one installed coaxially with the central axis of the housing shutter drive. The transparent window can be made of quartz glass or leucosapphire with the possibility of passing ultraviolet and infrared radiation.

Корпус может иметь дополнительное окно для индикаторного светодиода, расположенного на передней части.The housing can have an additional window for an indicator LED located on the front.

Корпус может иметь звуковой оповещатель.The housing can have a sounder.

Фотоприемник может быть выполнен в виде одного или нескольких оптических датчиков, регистрирующих электромагнитное излучение пламени в ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектральных поддиапазонах, характерных полосам излучения различных горючих веществ и материалов.The photodetector can be made in the form of one or more optical sensors that register the electromagnetic radiation of the flame in the ultraviolet and / or infrared spectral ranges, characteristic radiation bands of various combustible substances and materials.

Область максимальной спектральной чувствительности элементов фотоприемника выполнена: для инфракрасных поддиапазонов: 1,4…1,5 мкм, 4,3…4,5 мкм; для ультрафиолетового поддиапазона: 0,18…0,26 мкм.The region of maximum spectral sensitivity of the photodetector elements is made: for infrared sub-ranges: 1.4 ... 1.5 µm, 4.3 ... 4.5 µm; for the ultraviolet subrange: 0.18 ... 0.26 microns.

Функциональная система извещателя пламени сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пламени характеризуется включением в себя чувствительного элемента и подключенного к нему формирователя напряжения высокого уровня, который соединен с микропроцессорным блоком, который соединен и управляет работой электропривода обтюратора, работой блока световой индикации и звукового оповещения, коммутационным блоком для активации внешних устройств, цифровым интерфейсом для включения в состав интеллектуальных систем, дополнительно к микропроцессорному блоку подключен блок контроля положения обтюратора, выполнена связь чувствительного элемента с микропроцессорным блоком посредством усилителя-формирователя.The functional system of the scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of the flame seat is characterized by the inclusion of a sensitive element and a high-level voltage generator connected to it, which is connected to a microprocessor unit, which is connected and controls the operation of the obturator electric drive, the operation of the light indication and sound warning unit, switching a block for activating external devices, a digital interface for inclusion in intelligent systems, in addition to the microprocessor block, a block for controlling the position of the shutter is connected, the sensing element is connected to the microprocessor block by means of an amplifier-shaper.

Способ осуществления извещателя пламени сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пожара содержит этапы, в которых:A method of implementing a scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of a fire center contains the stages in which:

- выбирают точку размещения извещателя с учетом угла обзора и направления оптической оси извещателя;- select the point of placement of the detector, taking into account the viewing angle and direction of the optical axis of the detector;

- делят всю контролируемую зону обнаружения на N независимых секторов с учетом требуемой точности координации (зонной селективности обнаружения), при этом выполняют требование соответствия максимального угла обзора ϕ, разделенного на N равных независимых секторов с меньшим углом обзора β, по формуле ϕ=β⋅N;- divide the entire monitored detection area into N independent sectors, taking into account the required coordination accuracy (zone selectivity of detection), while fulfilling the requirement of compliance with the maximum viewing angle ϕ, divided into N equal independent sectors with a smaller viewing angle β, according to the formula ϕ = β⋅N ;

- контролируют защищаемое пространство непрерывно в «Дежурном режиме» при отсутствии очага пожара с максимальным углом обзора ϕ фотоприемника в горизонтальной и вертикальной плоскостях;- control the protected space continuously in the "Standby mode" in the absence of a fire source with a maximum viewing angle ϕ of the photodetector in the horizontal and vertical planes;

- формируют сигнал «Пожар» во внешнюю цепь при возникновении пламени в зоне обнаружения извещателя и переводят извещатель в режим «Сканирование» для поиска углового направления очага пожара;- generate a "Fire" signal to the external circuit when a flame occurs in the detection zone of the detector and transfer the detector to the "Scanning" mode to search for the angular direction of the fire source;

- вращают щелевой обтюратор, осуществляют оценку интенсивности излучения для каждого из N секторов обнаружения, определяют сектор с максимальным значением интенсивности поступающего излучения;- rotate the slotted shutter, evaluate the radiation intensity for each of the N detection sectors, determine the sector with the maximum value of the intensity of the incoming radiation;

- фиксируют в памяти микропроцессорного блока управления извещателя информацию о наличии каждого возгорания и угловом направлении обнаруженного сектора, в котором находится очаг пожара;- fixing in the memory of the microprocessor control unit of the detector information about the presence of each fire and the angular direction of the detected sector in which the fire is located;

- обеспечивают программное маскирование (блокирование) одного или нескольких секторов обнаружения для исключения ложных срабатываний от постоянного или вероятного присутствия естественных источников открытого излучения, не являющихся пожаром;- provide software masking (blocking) of one or several detection sectors to exclude false alarms from the constant or probable presence of natural sources of open radiation that are not fire;

- используют в фотоприемнике излучения несколько оптических датчиков, регистрирующих электромагнитные излучения пламени в ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектральных поддиапазонах;- use in the photodetector of radiation several optical sensors that register the electromagnetic radiation of the flame in the ultraviolet and / or infrared spectral subranges;

- выполняют самотестирование работоспособного состояния, при котором проверяют все внутренние электронные и оптические цепи извещателя в условиях кратковременного полного перекрывания всей области обзора;- perform a self-test of the operational state, in which all internal electronic and optical circuits of the detector are checked in conditions of short-term complete overlap of the entire field of view;

- дополнительно обеспечивают высокую точность определения местоположения очага пожара и высокую помехозащищенность за счет реализации многоспектрального принципа обнаружения.- additionally provide high accuracy in determining the location of the fire source and high noise immunity due to the implementation of the multispectral principle of detection.

Более подробно изобретение поясняется при помощи рисунков, показанных на фиг. 1 - фиг. 5.The invention is explained in more detail by means of the drawings shown in FIGS. 1 to FIG. 5.

Фиг. 1. Общий вид извещателя в режиме «Сканирование» спереди в ракурсе

Figure 00000001
.FIG. 1. General view of the detector in the "Scanning" mode from the front in perspective
Figure 00000001
...

Фиг. 2. Общий вид извещателя в режиме «Дежурный режим» спереди в ракурсе

Figure 00000001
.FIG. 2. General view of the detector in the "Standby mode" from the front in the foreshortening
Figure 00000001
...

Фиг. 3. Общий вид извещателя в режиме «Сканирование» снизу в ракурсе

Figure 00000001
.FIG. 3. General view of the detector in the "Scanning" mode from below in perspective
Figure 00000001
...

Фиг. 4. Функциональная схема извещателя.FIG. 4. Functional diagram of the detector.

Фиг. 5. План размещения извещателя в защищаемом помещении с указанием границ обзора по секторам и местоположения очага пожара.FIG. 5. Plan for the placement of the detector in the protected room, indicating the boundaries of the survey by sectors and the location of the fire center.

Извещатель пламени сканирующего типа содержит установленное на наклонно-поворотном кронштейне 1 с возможностью ориентации в любом требуемом направлении прямоугольное основание 2 и закрепленный на нем цилиндрический корпус 3. На лицевой части корпуса установлено оптически прозрачное окно 4 в виде боковой поверхности цилиндра радиусом, равным радиусу цилиндрического корпуса, и длиной дуги, ограниченной максимальным углом обзора извещателя в горизонтальной плоскости. Окно 4 изготовлено из кварцевого стекла или лейкосапфира и обеспечивает возможность прохождения УФ и ИК излучений к чувствительному элементу извещателя. Корпус дополнительно снабжен окном для индикаторного светодиода 5, расположенным на лицевой части извещателя. Внутри корпуса вблизи его центральной оси установлен приемник излучения 6.The scanning-type flame detector contains a rectangular base 2 mounted on a tilt-swivel bracket 1 with the possibility of orientation in any required direction and a cylindrical body 3 fixed on it. An optically transparent window 4 is installed on the front of the body in the form of a lateral surface of a cylinder with a radius equal to the radius of the cylindrical body , and the length of the arc, limited by the maximum viewing angle of the detector in the horizontal plane. Window 4 is made of quartz glass or leucosapphire and allows UV and IR radiation to pass to the sensitive element of the detector. The housing is additionally equipped with a window for the indicator LED 5, located on the front of the detector. Radiation receiver 6 is installed inside the housing near its central axis.

В корпусе за прозрачным окном установлено поворотное устройство сканирования, представляющее собой вращающийся цилиндрический щелевой обтюратор 7 для перекрывания потока излучения, падающего на фотоприемник. В боковой поверхности и нижнем основании обтюратора выполнен щелевой зазор 8, обеспечивающий формирование засветки чувствительного элемента сектором с углом раскрытия в горизонтальной плоскости значительно меньшим, чем максимальный угол обзора чувствительного элемента извещателя. При этом в обтюраторе с противоположной стороны от щелевого зазора 8 имеется секторный вырез 9, выполненный по форме окна. Угол раскрытия секторного выреза выбирается равным максимальному углу обзора чувствительного элемента извещателя и соответствует открытому состоянию извещателя, при котором излучение пламени беспрепятственно попадает на приемник. Внутри корпуса в поперечном сечении установлена печатная плата 10 с электронными элементами микропроцессорного блока. Обтюратор крепится на оси и приводится в движение с помощью электрического привода 11, установленного на печатной плате соосно центральной оси корпуса.A rotary scanning device is installed in the body behind the transparent window, which is a rotating cylindrical slotted obturator 7 for blocking the radiation flux incident on the photodetector. In the lateral surface and the lower base of the obturator, a slotted gap 8 is made, which ensures the formation of illumination of the sensitive element by a sector with an opening angle in the horizontal plane much smaller than the maximum viewing angle of the detector's sensitive element. In this case, in the obturator on the opposite side of the slotted gap 8 there is a sector cutout 9 made in the shape of a window. The opening angle of the sector cut-out is chosen equal to the maximum viewing angle of the detector's sensitive element and corresponds to the open state of the detector, in which the flame radiation unhindered reaches the receiver. A printed circuit board 10 with electronic elements of the microprocessor unit is installed inside the body in cross section. The obturator is attached to the axle and is driven by an electric drive 11 mounted on the printed circuit board coaxially with the central axis of the housing.

Фотоприемник выполнен в виде одного или нескольких оптических датчиков, регистрирующих электромагнитное излучение пламени в УФ и/или ИК спектральных поддиапазонах, характерных полосам излучения различных горючих веществ и материалов.The photodetector is made in the form of one or more optical sensors that register the electromagnetic radiation of the flame in the UV and / or IR spectral subranges, characteristic of the radiation bands of various combustible substances and materials.

Одновременное использование нескольких датчиков с различным диапазоном спектральной чувствительности (многоспектральный принцип обнаружения в УФ и ИК спектре) позволит существенно повысить надежность и достоверность обнаружения пламени, а также повысить уровень помехозащищенности от воздействия внешних фоновых помех (солнечное излучение, искусственные источники освещения, нагретые объекты, разряды молнии и др.).The simultaneous use of several sensors with different spectral sensitivity ranges (multispectral principle of detection in the UV and IR spectrum) will significantly increase the reliability and reliability of flame detection, as well as increase the level of noise immunity from external background noise (solar radiation, artificial light sources, heated objects, discharges lightning, etc.).

Функционально извещатель состоит из: чувствительного элемента 12 (УФ, ИК сенсора), формирователя напряжения высокого уровня 13, блока контроля положения обтюратора 14, усилителя-формирователя импульсов 15, микропроцессорного блока 16, электропривода обтюратора 17, блока визуальной и звуковой индикации 18, коммутационного блока для активации подключаемых внешних устройств 19, цифрового интерфейса для включения в состав интеллектуальных систем 20.Functionally, the detector consists of: a sensitive element 12 (UV, IR sensor), a high-level voltage generator 13, a control unit for the position of the shutter 14, an amplifier-pulse shaper 15, a microprocessor unit 16, an electric drive of the shutter 17, a visual and sound indication unit 18, a switching unit to activate connected external devices 19, a digital interface for inclusion in intelligent systems 20.

Принцип работы извещателя сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пожара пояснен планом, на котором показаны: место установки 21 извещателя, границы защищаемого помещения 22, местоположение очага пожара 23, границы секторов 24, сектор 25, в котором расположен очаг.The principle of operation of a scanning detector with the function of determining the angular coordinate of the fire source is explained by the plan, which shows: the location of the detector 21, the boundaries of the protected room 22, the location of the fire source 23, the boundaries of the sectors 24, the sector 25, in which the fire is located.

При включении микропроцессорный блок 16 инициирует переход извещателя в «Дежурный» режим путем воздействия на электропривод обтюратора 17 и контроля достижения исходного положения, соответствующего «Дежурному» режиму, с помощью блока контроля положения обтюратора 14. Микропроцессорный блок 16 по средствам управления формирователем напряжения высокого уровня 13 осуществляет подачу электрического питания на оптический сенсор 12 с требуемым напряжением.When turned on, the microprocessor unit 16 initiates the transition of the detector to the “Standby” mode by acting on the electric drive of the obturator 17 and monitoring the achievement of the initial position corresponding to the “Standby” mode using the control unit for the position of the obturator 14. The microprocessor unit 16 by means of controlling the high-level voltage generator 13 carries out the supply of electrical power to the optical sensor 12 with the required voltage.

При наличии в поле зрения сенсора источника открытого пламени, импульсы с частотой, коррелирующей с интенсивностью падающего на сенсор излучения, поступают на усилитель-формирователь импульсов 15, где преобразуются и поступают на вход микропроцессорного блока.If there is an open flame source in the sensor's field of view, pulses with a frequency correlating with the intensity of the radiation incident on the sensor are fed to the pulse shaping amplifier 15, where they are converted and fed to the input of the microprocessor unit.

Микропроцессорный блок осуществляет обработку поступившего сигнала по заданному алгоритму. Если условия, заложенные в алгоритме, по надежному обнаружению очага пламени выполнены, микропроцессорный блок активирует режим «Сканирование», подавая сигнал на электропривод обтюратора и коммутационный блок 19, сигнализирующий о наличии очага пожара, и анализируя полезный сигнал с оптического сенсора.The microprocessor unit processes the incoming signal according to a given algorithm. If the conditions laid down in the algorithm for reliable detection of a fire source are met, the microprocessor unit activates the "Scanning" mode, sending a signal to the shutter motor and switching unit 19, signaling the presence of a fire source, and analyzing the useful signal from the optical sensor.

В алгоритме работы извещателя вся область обзора оптического сенсора делится на некоторое фиксированное количество радиальных секторов, при этом импульсы, формирующиеся сенсором и соответствующие наличию очага пламени в зоне обнаружения, фиксируются для каждого сектора отдельно.In the detector's operation algorithm, the entire field of view of the optical sensor is divided into a certain fixed number of radial sectors, while the pulses generated by the sensor and corresponding to the presence of a flame in the detection zone are recorded for each sector separately.

Обработка полученной информации об интенсивности излучения пламени по каждому сектору обнаружения в микропроцессорном блоке позволяет выделить одну или несколько областей в угловом представлении относительно оптической оси извещателя, в которых находится вероятный очаг возгорания.The processing of the received information about the intensity of the flame radiation for each detection sector in the microprocessor unit makes it possible to select one or several areas in the angular representation relative to the optical axis of the detector, in which the probable fire source is located.

Эти данные, как и информация о текущем режиме, сохраняются во внутренней памяти извещателя (микропроцессорном блоке) и могут быть считаны интеллектуальными внешними системами с помощью цифрового интерфейса 20. Информация о режимах работы извещателя выдается однозначным образом с помощью блока световой и звуковой индикации 18.These data, as well as information about the current mode, are stored in the internal memory of the detector (microprocessor unit) and can be read by intelligent external systems using the digital interface 20. Information about the modes of operation of the detector is given unambiguously using the light and sound indication unit 18.

Алгоритм работы извещателя заключается в определении углового направления положения очага пламени в горизонтальной плоскости помещения методом разбиения всей контролируемой зоны обнаружения с максимальным углом обзора ϕ на N равных независимых секторов с меньшим углом обзора β (фиг. 5) так, что ϕ=β⋅N.The detector operation algorithm consists in determining the angular direction of the position of the flame in the horizontal plane of the room by dividing the entire monitored detection zone with a maximum viewing angle ϕ into N equal independent sectors with a smaller viewing angle β (Fig. 5) so that ϕ = β⋅N.

Количество секторов N выбирается с учетом требуемой точности координации (зонной селективности обнаружения).The number of sectors N is selected taking into account the required coordination accuracy (zone selectivity of detection).

В «Дежурном режиме» при отсутствии очага пламени извещатель находится в открытом состоянии и непрерывно контролирует зону обнаружения с максимальным углом обзора (р в горизонтальной и вертикальной плоскостях.In "Standby mode", in the absence of a flame source, the detector is in the open state and continuously monitors the detection zone with the maximum viewing angle (p in the horizontal and vertical planes.

При возникновении очага пламени в зоне обнаружения извещателя формируется сигнал «Пожар», после чего извещатель переходит в режим «Сканирование» защищаемой зоны для поиска углового направления положения очага возгорания.When a fire source occurs in the detector's detection zone, a "Fire" signal is generated, after which the detector switches to the "Scanning" mode of the protected zone to search for the angular direction of the fire source position.

В режиме «Сканирование» извещатель последовательно осуществляет оценку интенсивности излучения от очага пламени для каждого из N секторов обнаружения и определяет сектор с величиной интенсивности поступающего излучения, превышающей фиксированное пороговое значение.In the "Scanning" mode, the detector sequentially evaluates the intensity of radiation from the flame for each of the N sectors of detection and determines the sector with the intensity of the incoming radiation exceeding a fixed threshold value.

Информация о наличии возгорания и радиальном направлении обнаруженного сектора, в котором находится очаг пламени, сохраняется в памяти извещателя и может быть считана по проводному или беспроводному интерфейсу внешним устройством (например, устройством координатного пожаротушения).Information about the presence of a fire and the radial direction of the detected sector, in which the flame is located, is stored in the detector's memory and can be read via a wired or wireless interface by an external device (for example, a coordinate fire extinguishing device).

Такой подход к построению извещателя на основе секторальной селективности позволяет обнаруживать и определять угловые координаты сразу нескольких очагов пожара, находящихся в различных секторах. Кроме того, имеется возможность программного маскирования (блокирования) одного или нескольких секторов обнаружения для исключения ложных срабатываний от постоянного или вероятного присутствия естественных источников открытого пламени, не являющихся пожаром.This approach to building a detector based on sectoral selectivity makes it possible to detect and determine the angular coordinates of several fires in different sectors at once. In addition, it is possible to programmatically mask (block) one or more sectors of detection to exclude false alarms from the constant or probable presence of natural sources of open flames that are not fire.

Также извещатель имеет дополнительную функцию самоконтроля работоспособного состояния, при которой проверяются все внутренние электронные и оптические цепи извещателя. Принцип самотестирования заключается в том, что в момент срабатывания извещателя и выдачи сигнала «Пожар» (до начала процесса сканирования) происходит кратковременное полное перекрывание всей области обзора извещателя и проверяется отсутствие сигнала с чувствительного элемента с целью исключения ложноположительных срабатываний извещателя из-за выхода из строя чувствительного элемента.Also, the detector has an additional function of self-monitoring of the operational state, in which all internal electronic and optical circuits of the detector are checked. The principle of self-testing is that at the moment the detector is triggered and the "Fire" signal is issued (before the start of the scanning process), the entire field of view of the detector is briefly covered and the absence of a signal from the sensitive element is checked in order to exclude false positive alarms of the detector due to failure sensing element.

Использование сканирующего метода в извещателе пламени для определения угловой координаты очага пожара в помещении позволяет обеспечить время обнаружения менее 5 с и время поиска углового направления расположения тестовых очагов ТП-5, ТП-6 по ГОСТ Р 53325-2012 не более 30 с на расстоянии не менее 25 м.The use of the scanning method in a flame detector to determine the angular coordinate of a fire in a room allows for a detection time of less than 5 s and a search time for the angular direction of the location of test foci TP-5, TP-6 in accordance with GOST R 53325-2012 no more than 30 s at a distance of at least 25 m.

Предлагаемый сканирующий извещатель пламени обладает новыми качественными свойствами, отличающими его от существующих аналогов:The proposed scanning flame detector has new qualitative properties that distinguish it from existing analogues:

- новый принцип построения сканирующих извещателей пламени;- a new principle of construction of scanning flame detectors;

- новый алгоритм детектирования и определения координат очага возгорания в помещении;- a new algorithm for detecting and determining the coordinates of the source of fire in the room;

- возможность координатного обнаружения сразу нескольких очагов возгораний;- the ability to coordinate detection of several fires at once;

- возможность маскирования (блокирования) отдельных секторов зоны обнаружения для исключения ложных срабатываний от известных источников помех, не являющихся пожаром;- the possibility of masking (blocking) individual sectors of the detection zone to exclude false alarms from known sources of interference that are not fire;

- наличие функции самоконтроля, при которой проверяются все внутренние электронные и оптические цепи извещателей на работоспособность и исключаются ложные срабатывания;- the presence of a self-monitoring function, in which all internal electronic and optical circuits of the detectors are checked for operability and false alarms are excluded;

- высокая точность определения местоположения очага пожара;- high accuracy in determining the location of the fire source;

- высокая помехозащищенность по отношению к оптическим помехам за счет возможности реализации многоспектрального принципа обнаружения в УФ или ИК диапазонах.- high noise immunity in relation to optical interference due to the possibility of implementing the multispectral principle of detection in the UV or IR ranges.

Эффективность от внедрения системы координатного обнаружения (сканирующих извещателей) в автоматические установки пожаротушения с направленной подачей огнетушащего вещества позволит повысить эффективность тушения и снизить ущерб:The effectiveness of the introduction of a coordinate detection system (scanning detectors) into automatic fire extinguishing installations with a directed supply of extinguishing agent will increase the extinguishing efficiency and reduce damage:

- от пожара за счет раннего обнаружения и определения координат источника пламени и адресной подачи огнетушащего вещества (ОТВ) в заданную точку (локальную зону);- from a fire due to early detection and determination of the coordinates of the flame source and targeted supply of a fire extinguishing agent (OTV) to a given point (local zone);

- от избыточного применения ОТВ за счет быстрого и гарантированного тушения и прекращения подачи ОТВ при отсутствии признаков горения.- from the excessive use of OTS due to fast and guaranteed extinguishing and stopping the supply of OTS in the absence of signs of combustion.

Claims (19)

1. Извещатель пламени сканирующий с функцией определения угловой координаты очага пожара, характеризующейся выполнением цилиндрического корпуса с верхним прямоугольным основанием, посредством которого корпус соединен с наклонно-поворотным кронштейном, в передней части корпуса выполнен вырез, в вырезе установлено прозрачное окно в виде боковой поверхности цилиндра радиусом, равным радиусу цилиндрического корпуса, и длиной дуги, ограниченной максимальным углом обзора извещателя, внутри корпуса вблизи его центральной части установлен фотоприемник излучения, за прозрачным окном установлено поворотное устройство сканирования, представляющее собой вращающийся цилиндрический щелевой обтюратор с возможностью формирования засветки чувствительного элемента фотоприемника с сектором с углом раскрытия в горизонтальной плоскости, меньшим, чем максимальный угол обзора чувствительного элемента извещателя, в обтюраторе с противоположной стороны от щелевого зазора выполнен широкий секторный вырез, выполненный по форме окна, угол раскрытия секторного выреза выбран равным максимальному углу обзора чувствительного элемента и соответствует полному освещению фотоприемника, внутри корпуса в поперечном сечении за фотоприемником установлена печатная плата микропроцессорного блока с электронными элементами и с установленным соосно центральной оси корпуса электрическим приводом обтюратора.1. Scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of the fire center, characterized by the execution of a cylindrical body with an upper rectangular base, by means of which the body is connected to a tilting bracket, a cutout is made in the front part of the body, a transparent window is installed in the cutout in the form of a lateral surface of a cylinder with a radius , equal to the radius of the cylindrical body, and the arc length limited by the maximum viewing angle of the detector, a radiation photodetector is installed inside the body near its central part, behind the transparent window there is a rotary scanning device, which is a rotating cylindrical slotted obturator with the possibility of forming illumination of the sensitive element of the photodetector with a sector with opening angle in the horizontal plane, less than the maximum viewing angle of the detector's sensitive element, a wide sector cutout is made in the obturator on the opposite side of the slot gap, Based on the shape of the window, the opening angle of the sector cutout is chosen equal to the maximum viewing angle of the sensitive element and corresponds to the full illumination of the photodetector; inside the case, in the cross section behind the photodetector, there is a printed circuit board of a microprocessor unit with electronic elements and with an electric shutter drive installed coaxially with the central axis of the case. 2. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что прозрачное окно выполнено из кварцевого стекла с возможностью прохождения ультрафиолетового и инфракрасного излучения.2. The detector according to claim 1, characterized in that the transparent window is made of quartz glass with the possibility of passing ultraviolet and infrared radiation. 3. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что прозрачное окно выполнено из лейкосапфира с возможностью прохождения ультрафиолетового и инфракрасного излучения.3. The detector according to claim 1, characterized in that the transparent window is made of leucosapphire with the possibility of passing ultraviolet and infrared radiation. 4. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что корпус имеет дополнительное окно для индикаторного светодиода, расположенного на передней части.4. The detector according to claim 1, characterized in that the housing has an additional window for the indicator LED located on the front part. 5. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что корпус имеет звуковой оповещатель.5. The detector according to claim 1, characterized in that the housing has a sounder. 6. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что фотоприемник может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного оптического датчика, регистрирующего электромагнитное излучение пламени в ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектральных поддиапазонах, характерных полосам излучения различных горючих веществ и материалов.6. The detector according to claim. 1, characterized in that the photodetector can be made in the form of at least one optical sensor that registers the electromagnetic radiation of the flame in the ultraviolet and / or infrared spectral subranges, characteristic radiation bands of various combustible substances and materials. 7. Извещатель по п. 1, отличающийся тем, что область максимальной спектральной чувствительности элементов фотоприемника выполнена для инфракрасных поддиапазонов: 1,4…1,5 мкм, 4,3…4,5 мкм; для ультрафиолетового поддиапазона: 0,18…0,26 мкм.7. The detector according to claim 1, characterized in that the area of maximum spectral sensitivity of the photodetector elements is made for infrared subranges: 1.4 ... 1.5 μm, 4.3 ... 4.5 μm; for the ultraviolet subrange: 0.18 ... 0.26 microns. 8. Функциональная система извещателя пламени сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пламени, характеризующаяся включением в себя чувствительного элемента и подключенного к нему формирователя напряжения высокого уровня, который соединен с микропроцессорным блоком, который соединен и управляет работой электропривода обтюратора, работой блока световой индикации и звукового оповещения, коммутационным блоком для активации внешних устройств, цифровым интерфейсом для включения в состав интеллектуальных систем, дополнительно к микропроцессорному блоку подключен блок контроля положения обтюратора, выполнена связь чувствительного элемента с микропроцессорным блоком посредством усилителя-формирователя.8. Functional system of the scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of the flame seat, characterized by the inclusion of a sensitive element and a high-level voltage generator connected to it, which is connected to a microprocessor unit, which is connected and controls the operation of the shutter motor, the operation of the light indication unit and sound notification, a switching unit for activating external devices, a digital interface for inclusion in intelligent systems, in addition to the microprocessor unit, a block for controlling the position of the shutter is connected, the sensitive element is connected to the microprocessor unit by means of an amplifier-shaper. 9. Способ осуществления извещателя пламени сканирующего с функцией определения угловой координаты очага пожара, содержащий этапы, в которых:9. A method of implementing a scanning flame detector with the function of determining the angular coordinate of a fire center, comprising stages in which: - выбирают точку размещения извещателя с учетом угла обзора и направления оптической оси извещателя;- select the point of placement of the detector, taking into account the viewing angle and direction of the optical axis of the detector; - делят всю контролируемую зону обнаружения на N независимых секторов с учетом зонной селективности обнаружения, при этом выполняют требование соответствия максимального угла обзора ϕ, разделенного на N равных независимых секторов с меньшим углом обзора β, по формуле ϕ=β⋅N;- divide the entire monitored detection area into N independent sectors, taking into account the zone selectivity of detection, while fulfilling the requirement of compliance with the maximum viewing angle ϕ, divided into N equal independent sectors with a smaller viewing angle β, according to the formula ϕ = β⋅N; - контролируют защищаемое пространство непрерывно в «Дежурном режиме» при отсутствии очага пожара с максимальным углом обзора ϕ фотоприемника в горизонтальной и вертикальной плоскостях;- control the protected space continuously in the "Standby mode" in the absence of a fire source with a maximum viewing angle ϕ of the photodetector in the horizontal and vertical planes; - формируют сигнал «Пожар» во внешнюю цепь при возникновении пламени в зоне обнаружения извещателя и переводят извещатель в режим «Сканирование» для поиска углового направления очага пожара;- generate a "Fire" signal to the external circuit when a flame occurs in the detection zone of the detector and transfer the detector to the "Scanning" mode to search for the angular direction of the fire source; - вращают щелевой обтюратор, осуществляют оценку интенсивности излучения для каждого из N секторов обнаружения, определяют сектор с максимальным значением интенсивности поступающего излучения;- rotate the slotted shutter, evaluate the radiation intensity for each of the N detection sectors, determine the sector with the maximum value of the intensity of the incoming radiation; - фиксируют в памяти микропроцессорного блока управления извещателя информацию о наличии каждого возгорания и угловом направлении обнаруженного сектора, в котором находится очаг;- fixing in the memory of the microprocessor control unit of the detector information about the presence of each fire and the angular direction of the detected sector in which the hearth is located; - обеспечивают программное маскирование одного или нескольких секторов обнаружения для исключения ложных срабатываний от постоянного или вероятного присутствия естественных источников открытого излучения, не являющихся пожаром;- provide software masking of one or more detection sectors to exclude false alarms from the constant or probable presence of natural sources of open radiation that are not fire; - используют в фотоприемнике излучения несколько оптических датчиков, регистрирующих электромагнитные излучения пламени в ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектральных поддиапазонах;- use in the photodetector of radiation several optical sensors that register the electromagnetic radiation of the flame in the ultraviolet and / or infrared spectral subranges; - выполняют самотестирование работоспособного состояния, при котором проверяют все внутренние электронные и оптические цепи извещателя в условиях кратковременного полного перекрывания всей области обзора;- perform a self-test of the operational state, in which all internal electronic and optical circuits of the detector are checked in conditions of short-term complete overlap of the entire field of view; - дополнительно обеспечивают высокую точность определения местоположения очага пожара и высокую помехозащищенность за счет реализации многоспектрального принципа обнаружения.- additionally provide high accuracy in determining the location of the fire source and high noise immunity due to the implementation of the multispectral principle of detection.
RU2020132082A 2020-09-28 2020-09-28 Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source RU2756593C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132082A RU2756593C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132082A RU2756593C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756593C1 true RU2756593C1 (en) 2021-10-01

Family

ID=78000230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132082A RU2756593C1 (en) 2020-09-28 2020-09-28 Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756593C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064064A (en) * 1996-03-01 2000-05-16 Fire Sentry Corporation Fire detector
RU2411974C1 (en) * 2010-02-16 2011-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Авиаинформатика" Method of automatic fire extinguishing and automatic system for its realisation
RU119918U1 (en) * 2012-03-14 2012-08-27 Закрытое акционерное общество "ИНТЕГРА-С" VIDEO LOCATION SYSTEM
RU2486594C2 (en) * 2011-08-29 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "Видеофон МВ" Method to monitor forest fires and complex system for early detection of forest fires built on principle of heterosensor panoramic view of area with function of highly accurate detection of fire source
RU129651U1 (en) * 2013-03-15 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "СИНКРОСС" GLASS PURITY SENSOR

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064064A (en) * 1996-03-01 2000-05-16 Fire Sentry Corporation Fire detector
RU2411974C1 (en) * 2010-02-16 2011-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Авиаинформатика" Method of automatic fire extinguishing and automatic system for its realisation
RU2486594C2 (en) * 2011-08-29 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "Видеофон МВ" Method to monitor forest fires and complex system for early detection of forest fires built on principle of heterosensor panoramic view of area with function of highly accurate detection of fire source
RU119918U1 (en) * 2012-03-14 2012-08-27 Закрытое акционерное общество "ИНТЕГРА-С" VIDEO LOCATION SYSTEM
RU129651U1 (en) * 2013-03-15 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "СИНКРОСС" GLASS PURITY SENSOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7459672B2 (en) Motion sensor with LED aiming aid
US4893005A (en) Method and apparatus for area and perimeter security with reflection counting
KR101705220B1 (en) Particle Detection
JPS61259397A (en) Safety device for laser service equipment
JPH0358050B2 (en)
US4484075A (en) Infrared intrusion detector with beam indicators
JPS61162785A (en) Infrared-ray penetration detector
US20060163455A1 (en) Proximity sensor
US4451734A (en) Infrared intrusion sensor with selectable radiation patterns
EP2128832A1 (en) Anti-masking system and method for motion detectors
US4451733A (en) Infrared intrusion detector with optical pattern locators
CA2241088C (en) Event detection device with fault monitoring capability
CN116052368A (en) Smoke detector
RU2756593C1 (en) Scanning flame detector with a function of determining the angular coordinate of the fire source
RU2768570C1 (en) Method for automatic coordinate detection of fires
US3183499A (en) High directivity solid curtain perimeter intrusion system
JP2012008724A (en) Monitoring sensor
RU2768772C1 (en) Automatic coordinate fire source detection system
US5091648A (en) Radiation detection arrangements and methods
WO1996006865A1 (en) Infrared intrusion detector with obscuring detecting apparatus
KR101953878B1 (en) An infrared flame detector with analog and digital sensors
JPH07160956A (en) Intrusion supervisory equipment
US4577183A (en) Apparatus for the protection of places such as residences
EP0645644A1 (en) Intrusion detector
JP5449066B2 (en) Object detection sensor