RU2784708C1 - Method for determining smoke arrival direction - Google Patents
Method for determining smoke arrival direction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784708C1 RU2784708C1 RU2022126000A RU2022126000A RU2784708C1 RU 2784708 C1 RU2784708 C1 RU 2784708C1 RU 2022126000 A RU2022126000 A RU 2022126000A RU 2022126000 A RU2022126000 A RU 2022126000A RU 2784708 C1 RU2784708 C1 RU 2784708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- smoke
- arrival
- measuring channels
- measuring
- channels
- Prior art date
Links
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 210000000188 Diaphragm Anatomy 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам измерения оптической плотности газовой среды. Более конкретно, изобретение относится к системам пожарной сигнализации и может быть использовано в дымовых и комбинированных аналоговых пожарных извещателях или в других устройствах, где требуется измерение плотности оптической среды.The invention relates to instrumentation, and in particular to devices for measuring the optical density of a gaseous medium. More specifically, the invention relates to fire alarm systems and can be used in smoke and combined analog fire detectors or in other devices where measurement of the density of the optical medium is required.
Из уровня техники известны конструкции оптико-электронных точечных датчиков измерения оптической плотности среды, содержащие несколько оптических каналов, использующих эффект поглощения света этими частицами (см., например, патенты РФ № №162728, 2618476 «Способ измерения оптической плотности среды»). К недостаткам таких датчиков следует отнести отсутствие возможности определения направления прихода дыма, которое можно использовать для локализации места возгорания и построения оптимального маршрута для эвакуации людей.The prior art designs of optical-electronic point sensors for measuring the optical density of a medium, containing several optical channels that use the effect of light absorption by these particles (see, for example, RF patents No. 162728, 2618476 "Method of measuring the optical density of the medium"). The disadvantages of such sensors include the inability to determine the direction of the arrival of smoke, which can be used to localize the place of fire and build the optimal route for evacuating people.
Задача, решаемая при разработке заявленного изобретения, состоит в использовании анализа пространственного распределения оптической плотности среды во времени, с целью кроме установления факта наличии задымленности, дополнительно определять направление прихода дыма. Технический результат, достигнутый при решении такой задачи, состоит в обеспечении возможности определения направления прихода дыма при обнаружении пожара и, как следствие, в повышении возможностей выявления и локализации источника возгорания.The task to be solved in the development of the claimed invention is to use the analysis of the spatial distribution of the optical density of the medium in time, in order to, in addition to establishing the presence of smoke, additionally determine the direction of smoke arrival. The technical result achieved in solving such a problem is to provide the ability to determine the direction of the arrival of smoke when a fire is detected and, as a result, to increase the ability to identify and localize the source of ignition.
Для достижения поставленного результата предлагается способ определения направления прихода дыма при измерении оптической плотности среды, включающий наличие нескольких измерительных каналов, связанных с опорным каналом, при этом измерительные каналы расположены в пространстве на равном расстоянии от общего центра, при котором первоначально выделяют амплитуды сигналов в измерительных каналах, для определения оптической плотности среды сравнивают максимальную из таких амплитуд со значением сигнала в опорном канале и, при превышении порога по результатам сравнения, формируют результаты измерения для установления факта наличия дыма, а для установления направления прихода такого дыма формируют суммарный сигнал в векторной форме и, по результатам определения угла ориентации такого вектора в пространстве, устанавливают локализацию источника дыма.To achieve the stated result, a method is proposed for determining the direction of smoke arrival when measuring the optical density of a medium, including the presence of several measuring channels associated with the reference channel, while the measuring channels are located in space at an equal distance from a common center, at which the signal amplitudes in the measuring channels are initially isolated , to determine the optical density of the medium, the maximum of these amplitudes is compared with the value of the signal in the reference channel and, if the threshold is exceeded according to the results of the comparison, the measurement results are formed to establish the presence of smoke, and to establish the direction of arrival of such smoke, the total signal is formed in vector form and, based on the results of determining the orientation angle of such a vector in space, the localization of the smoke source is established.
Каналы могут состоять из светоизлучающего элемента и фотоприемника, помещенных в закрытую диафрагму и/или быть расположены по окружности, например, под углом 120° друг к другу.The channels may consist of a light emitting element and a photodetector placed in a closed diaphragm and/or arranged in a circle, for example at an angle of 120° to each other.
По существу, заявленный способ основан на выявлении максимума пространственного распределения оптической плотности сред с дымом, и использовании этого фактора при получении направления прихода дыма.Essentially, the claimed method is based on identifying the maximum spatial distribution of the optical density of media with smoke, and using this factor to obtain the direction of smoke arrival.
Идеология заявленного способа основана на учете физических свойств дыма, распространяющегося в восходящих потоках воздуха и поступающих в соответствующий датчик с разных сторон и с разной интенсивностью. Установление прихода дыма, таким образом, позволяет определять направление, указывающее на источник возгорания.The ideology of the claimed method is based on taking into account the physical properties of smoke propagating in ascending air currents and entering the corresponding sensor from different directions and with different intensities. Establishing the arrival of smoke, thus, allows you to determine the direction indicating the source of ignition.
Принцип реализации заявленного способа поясняется на основании условной схемы точечного оптико-электронного дымового датчика (фиг.1), общего вида такого датчика в разрезе (фиг.2), а также векторной диаграммой, поясняющей принцип определения направления прихода дыма (фиг.3).The principle of implementation of the claimed method is explained on the basis of a conventional diagram of a point optoelectronic smoke sensor (figure 1), a general view of such a sensor in section (figure 2), as well as a vector diagram explaining the principle of determining the direction of smoke arrival (figure 3).
Нижеследующее подробное описание содержит обоснование возможности достижения поставленного результата, при этом такой пример ни в коей мере не ограничивает объем притязаний, определенный формулой изобретения, а лишь иллюстрирует возможность применения заявленного способа в системах пожарной сигнализации.The following detailed description contains a justification for the possibility of achieving the set result, while such an example in no way limits the scope of the claims defined by the claims, but only illustrates the possibility of applying the claimed method in fire alarm systems.
Заявленный способ реализуется посредством по меньшей мере одного датчика, установленного в заданной зоне контроля, состоящего из микроконтроллера 1, первый выход которого подключен к первому управляющему входу генератора тока 2, а второй - к интерфейсному устройству 3, с помощью которого через шину подключения 4 осуществляется передача данных измерения на внешнее устройство 5 и производится получение внешнего электропитания. К входу микроконтроллера 1 подключены выходы аналого-цифровых преобразователей 6-1, 6-2, 6-3, входы которых, в свою очередь, соединены с фотоприемниками измерительных каналов 7-1, 7-2, 7-3 через преобразователи ток-напряжение 8-1, 8-2, 8-3. Фотоприемник опорного канала 9 через преобразователь ток-напряжение 10 подключен к инвертирующему входу усилителя сигнала ошибки 11, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения 12. Выход усилителя сигнала ошибки 11 подключен ко второму управляющему входу генератора тока 2, выход которого соединен с последовательно-соединенными светоизлучающими элементами 13-1, 13-2, 13-3 измерительных каналов и 14 - опорного. Светоизлучающий элемент 14 совместно с фотоприемником опорного канала 9 размещен в светоизолированной камере 15. Светоизлучающие элементы измерительных каналов 13-1, 13-2, 13-3 помещены в закрытую диафрагму 16, фотоприемники измерительных каналов 7-1, 7-2, 7-3 помещены в закрытую диафрагму 17, а между ними размещена открытая диафрагма 18. The claimed method is implemented by at least one sensor installed in a given control zone, consisting of a
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Микроконтроллер 1 с заданной периодичностью дает разрешение на включение генератора тока 2, при этом одновременно включаются светоизлучающие элементы 13-1, 13-2, 13-3 измерительных каналов и светоизлучающий элемент 14 опорного канала. Световой поток от светоизлучающего элемента 14 попадает на фотоприемник опорного канала 9, а генерируемый им при этом ток преобразуется в напряжение вторым преобразователем ток-напряжение 10, с выхода которого напряжение, пропорциональное мощности светового потока, подается на усилитель сигнала ошибки 11, где этот сигнал сравнивается с порогом, поступающим от источника опорного напряжения 12. В зависимости от того, сигнал от фотоприемника больше или меньше опорного напряжения, усилитель сигнала ошибки 11 формирует напряжение управления на изменение генератором тока 2 генерируемого тока на уменьшение или увеличение, соответственно. Таким образом, за счет работы замкнутой петли регулирования, по сигналу фотоприемника 9 происходит стабилизация уровня мощности светового потока от светоизлучающего элемента опорного канала 14, соответствующего уровню порогового напряжения на входе усилителя сигнала ошибки 10.The
Так как ток, протекающий через светоизлучающие элементы измерительных каналов 13-1, 13-2, 13-3, равен току, протекающему через светоизлучающий элемент опорного канала 14 за счет их последовательного соединения, то приведенная к выходу соответствующих фотоприемников мощность излучения в измерительных каналах также стабилизируется. Полученные таким образом стабильные по мощности излучения в измерительных каналах световые потоки, проходя через систему диафрагм 16, 17, 18, где происходит их фильтрация от отраженных лучей, попадают на фотоприемники измерительных каналов 7-1, 7-2, 7-3, с выходов которых сгенерированные фототоки преобразуются в напряжение в преобразователях ток-напряжение 8-1, 8-2. 8-3. Далее сигналы подвергаются оцифровке в аналого-цифровых преобразователях 6-1, 6-2, 6-3 и поступают в микроконтроллер 1 для математической обработки, где плотность оптической среды оценивается математически по величине относительного уменьшения уровня мощности светового потока.Since the current flowing through the light-emitting elements of the measuring channels 13-1, 13-2, 13-3 is equal to the current flowing through the light-emitting element of the
Оптическая плотность среды, определяемая в каждом из измерительных каналов ρ1, ρ2 … ρN по формуле:The optical density of the medium, determined in each of the measuring channels ρ 1 , ρ 2 ... ρ N by the formula:
ρ1=10/l⋅log(U01 / U1); ρ2=10/l⋅log(U02 / U2) … ρN=10/l⋅log(U0N / UN), дБ/м, где:ρ 1 =10/l⋅log(U 01 / U 1 ); ρ 2 =10/l⋅log(U 02 / U 2 ) … ρ N =10/l⋅log(U 0N / U N ), dB/m, where:
l - оптическая длина измерительного канала, м;l - optical length of the measuring channel, m;
U01, U02 … U0N, соответственно - напряжение, пропорциональное потоку излучения при отсутствии дыма в соответствующем измерительном канале, В;U 01 , U 02 ... U 0N , respectively - voltage proportional to the radiation flux in the absence of smoke in the corresponding measuring channel, V;
U1, U2 … UN, соответственно - напряжение, пропорциональное потоку излучения в задымленной среде в соответствующем измерительном канале, В.U 1 , U 2 ... U N , respectively - voltage proportional to the radiation flux in a smoky environment in the corresponding measuring channel, V.
Для формирования сигнала, содержащего информацию о направлении прихода дыма, формируется суммарный сигнал ρ в векторной форме:To form a signal containing information about the direction of smoke arrival, the total signal ρ is formed in vector form:
где – векторы по модулю, соответствующие измеренным оптическим плотностям ρ1, ρ2, ρN, имеющие взаимную пространственную ориентацию с одинаковым друг относительно друга углом между ними. Направление прихода дыма определяется как угол ϕ между суммарным вектором ρ и вектором N ориентации установки датчика в соответствующей зоне его контроля (фиг.3).where are the modulo vectors corresponding to the measured optical densities ρ 1 , ρ 2 , ρ N , having a mutual spatial orientation with the same relative to each other angle between them. The direction of the arrival of smoke is defined as the angle ϕ between the total vector ρ and the orientation vector N of the sensor installation in the corresponding zone of its control (figure 3).
В отсутствие возгорания значения ρ1, ρ2, ρN близки к нулю, но при возникновении горения, когда оптическая плотность среды намного меньше порога обнаружения пожара, их величины быстро растут и при превышении некоторого порога формируется сигнал предупреждения о начале пожара и дается разрешение на выдачу результатов измерения направления прихода дыма. Результаты измерения ϕ, ρ1, ρ2, ρN и сигнал предупреждения через интерфейсное устройство 3 через шину подключения 4 передаются на внешнее устройство 5.In the absence of ignition, the values of ρ 1 , ρ 2 , ρ N are close to zero, but when combustion occurs, when the optical density of the medium is much less than the fire detection threshold, their values increase rapidly and, when a certain threshold is exceeded, a warning signal is generated about the start of a fire and permission is given to fire. issuing the results of measuring the direction of smoke arrival. The measurement results ϕ, ρ 1 , ρ 2 , ρ N and the warning signal through the
Подытоживая, заявленный способ определения прихода дыма при использовании нескольких приведенных многоканальных датчиков, разнесенных в пространстве, позволяет системе обнаружения пожара точно локализовать источник возгорания.Summing up, the claimed method for determining the arrival of smoke using several of the above multi-channel sensors spaced apart in space allows the fire detection system to accurately localize the source of ignition.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784708C1 true RU2784708C1 (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278914A1 (en) * | 1985-05-28 | 1986-12-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны | Smoke detector |
WO2008011413A2 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Gentex Corporation | Improved optical particle detectors |
RU162728U1 (en) * | 2016-02-18 | 2016-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | SPOT OPTICAL ELECTRONIC SMOKE SENSOR |
RU2618476C1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-05-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | Method of measuring optical medium density |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1278914A1 (en) * | 1985-05-28 | 1986-12-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны | Smoke detector |
WO2008011413A2 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Gentex Corporation | Improved optical particle detectors |
RU162728U1 (en) * | 2016-02-18 | 2016-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | SPOT OPTICAL ELECTRONIC SMOKE SENSOR |
RU2618476C1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-05-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "МЕТРОСПЕЦТЕХНИКА" | Method of measuring optical medium density |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3435140B2 (en) | Optical flow sensor and method for measuring velocity of gas flow in a predetermined gas flow direction | |
CN109596205B (en) | Double-pulse optical fiber vibration sensing method based on delay optical fiber | |
US3994603A (en) | Detection system to determine the transmissivity of a medium with respect to radiation, particularly the light transmissivity of smoke-contaminated air, for fire detection | |
CA1183019A (en) | Oil detector | |
GB2166234A (en) | Detecting oil in water | |
NO920526L (en) | DEVICE FOR DETECTING FIRE IN AN EXTENSIVE AREA, SPECIAL FOREST FIRE | |
DE602004000374D1 (en) | GAS DETECTION METHOD AND GAS DETECTOR EQUIPMENT | |
WO2012145829A1 (en) | Method and apparatus for high temperature gas flow velocity sensing | |
CN108061722A (en) | The detection device and detection method of a kind of carbonomonoxide concentration | |
RU2784708C1 (en) | Method for determining smoke arrival direction | |
US20130068933A1 (en) | Flame Detector Using Optical Sensing | |
JPWO2020100197A1 (en) | Fire detection system and fire detection method | |
JPH0274890A (en) | Coupling type scintillator | |
JPH0836681A (en) | Fire detection equipment using optical fiber | |
GB2141553A (en) | Scatter cells for photosensors | |
CN209961651U (en) | Multi-angle particulate matter detects photometer | |
CN116893153A (en) | Infrared gas sensor and anti-interference detection method thereof | |
RU2618476C1 (en) | Method of measuring optical medium density | |
CN106290099A (en) | A kind of smoke prewarning device based on SVM | |
RU162728U1 (en) | SPOT OPTICAL ELECTRONIC SMOKE SENSOR | |
RU176013U1 (en) | ELECTRICAL EQUIPMENT DETECTOR SENSOR | |
CN107328462B (en) | A kind of dual-polarization state optical fiber vibration sensing tim e- domain detection system | |
RU2654134C1 (en) | Method for detecting the electrical equipment failure | |
RU2318242C1 (en) | Pyrometric sensor of combustion focus coordinates | |
RU160748U1 (en) | SMOK ALARM |