SE466625B - Brandalarmsystem - Google Patents

Description

4-66 625 beräkningsenhet för framhämtning av n slag av data från lag- ringsenheten och beräkning av förändringstendenserna, en andra beräkningsenhet för beräkning av de vektorer som represen- terar de nu rådande eller framtida förhållandena för de fy- sikaliska fenomenen utifrån de föräxkingäxfltkmser som beräknats av den första beräkningsenheten och de n slag av data som lagrats i lagringsenheten, en dataframhämtningsenhet för fram- hämtning av datana från lagringsenheten och tillförsel av de- samma till den andra beräkningsenheten, en jämförelseenhet 1.7» för jämförelse av vektorerna som beräknats medelst den andra beräkningsenheten med preliminärt bestämda data relaterade till branddetektering och alstrande av ett utdata då förhållandet däremellan ligger utanför ett i förväg bestämt intervall, och en alarmenhet för avgivande av ett larm som svar på utdatat från jämförelseenheten.

Med detta arrangemang, dvs med föreliggande uppfin- ning, kan man indirekt bestämma de fysikaliska förändrings- tendenserna som utmärker en brand så att man kan bilda sig en riktig uppfattning om förhållandena vid branden, förbättra tillförlitligheten av alarmsignalen och reducera de falska alarm som alstras då det icke är någon brand till ett minimum.

Enligt föreliggande uppfinning kan dessutom en sluten yta i ett n-dimensionellt rum, motsvarande faronivån, an- vändas som referens för brandbestämningen och i detta fall kan konfigurationen av den slutna ytan i det n dimensionella rummet fastställas i afligfimrmfl.slaget av brand (en flam- mande brand, en pyrande brand, osv) eller storleken av branden för bestämning av de aktuella brandförhàllandena. Som ett re- sultat kan lämpliga åtgärder såsom kontroll av den brandför- hindrande utrustningen, framtagning av brandutrustningen, utrymning osv vidtas i enlighet med de bestämda brandförhàl- landena. _ Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvis- ning till bifogade ritning, på vilken fig 1 visar ett block- diagram som illustrerar principen för systemet enligt före- liggande uppfinning, fig 2 visar ett diagram av ett konkret utförande av systemet som visas i fig 1, fig 3 visar ett blockdiagram av en första utföringsform av föreliggande 466 625 uppfinning, fig 4 visar en tabell som visar lagringstill- stànden för de samplade datana i den lagringsenhet som visas i fig 3, fig 5 visar ett diagram som visar hur man kan göra en förutsägande bestämning av en brand genom användning av en vektor som anger sambandet mellan en temperatur och en rökdensitet, fig 6 visar ett diagram som visar sambandet mellan en beräknad begynnelsenivå, en brandnivà och en faro- nivå, fig 7 visar ett flödesschema för en mikrodator som används vid den första utföringsformen av föreliggande upp- finning, fig 8 visar ett blockdiagram av en andra utförings- form av föreliggande uppfinning och fig 9 visar ett flödes- schema för en mikrodator som används vid den andra utförings- formen av föreliggande uppfinning.

Innan de föredragna utföringsformerna av före- liggande uppfinning beskrivs, skall principen för uppfin- ningen först förklaras under hänvisning till fig 1 och 2.

I fig 1 och 2 är 1a, 1b, ...1n analoga givare. De analoga givarna 1a, 1b, ...1n detekterar n (två eller flera) slag av olika fysikaliska förändringar respektive avger ana- loga signaler motsvarande de detekterade beloppen till överföringsenheter 2a, 2b,...2n vilka tillsammans med de analoga givarna Ia-1n utgör n uppsättningar detekterings- enheter 3a-3n. Överföringsenheterna 2a-2n omvandlar de ana- loga detekteringssignalerna från de analoga givarna-1a-1n till digitala signaler och överför desamma i digital form till en central signalstation. De analoga givarna 1a-1n är anordnade i samma larmsignalområde och monterade invid varandra för möjliggörande av flamdetektenüg under samma förhållanden. 4 är en mottagande och styrande enhet hos den cen- trala signalstationen och innefattar en mottagande enhet 5, en beräkningsenhet 6 och en styrande enhet 7. Den mot- .tagande enheten 5 innefattar en datasamplingsenhet 8 till vilken utgångarna från överföringsenheterna 2a-2n hos detek- teringsenheterna 3a-3n är förbundna. Som digital överföring mellan de överförande enheterna 2a-2n och den mottagande enheten 5 kan användas varje lämpligt system, såsom ett avfrågningssvstem, vid vilket de överförande enheterna 2a-2n 466 625 i bestämd ordningsföljd uppsöks av den mottagande enheten för överföring av de digitala datana därifrån respektive ett sys- tem vid vilket de överförande enheterna 2a-2n i bestämd ord- ningsföljd överför de digitala datana med adresskoder, eller ett system vid vilket de överförande enheterna 2a-2n är förbundna med den mottagande enheten 5 genom speciella signalledningar.

Beräkningsenheten 6 gör en särskild beräkning på basis av de data som i bestämd ordningsföljd urtas av mottagnings- enheten 5 fràn respektive givare. Som beräkningsenhet 6 kan man använda en mikrodator. Beräkningsenheten 6 innefattar en lagringsenhet 9, en dataframhämtningsenhet 10, en förändrings- tendensberäkningsenhet 11, en förutsägelseberäkningsenhet 12 och en farogradsberäkningsenhet 13. Lagringsenheten 9 lagrar utdata från datasamplingsenheten 8 i den mottagande enheten 5 under undertryckande av datana från de n analoga givarna. Data- framhämtningsenheten 10 hämtar fram data som lagrats i lagrings- enheten 9 för tillförsel av desamma till förändringstendens- beräkningsenheten 11. Förändringstendensberäkningsenheten 11 beräknar tendenserna för hur de n datana kommer att ändra sig i framtiden. Förutsägelseberäkningsenheten 12 beräknar vek- torer i de n dimensionella rummen som representerar de nutida eller framtida tillstånden för de n fysikaliska förändringarna.

För denna beräkning används förändringstendenserna för de data som beräknats av förändringstendensberäkningsenheten 11 och de data som lagrats i lagringsenheten 9. Farogradsbestäm- ningsenheten 13 gör en brandbestämning eller farobestämning på basis av de resultat som beräknats av förutsägelseberäk- ningsenheten 12 och alstrar en utsignal då den bestämt att omgivnigsförhàllandena ligger inom ett särskilt intervall.

Utsignalen frán beräkningsenheten 6 tillförs till styrenheten 7 och styrenheten 7 styr brandalarmet och driv- ningen av brandutrustningen.

Principen för brandbestämningen enligt föreliggande 'uppfinning skall nu beskrivas.

Om n slag av de fysikaliska förändringar som är karakteristiska för en brand som skall detekteras medelst analoga givare 1a-1n betecknas med x1, x2,...xn och ett n dimensionellt rum med de fysikaliska förändringarna x1-xn 466 625 som ordinata eller abskissa används,kan den syntetiska vektorn X i det n-dimensionella rummet uttryckas på följande sätt: X= x1fl.1 + x2Ü2 + + xnfln där Ûi (i + 1, 2, ...n) representerar en enhetsvektor i res- pektive koordinatriktningar. Om ett tidselement t införs i den syntetiska vektorn X, ändrar sig den syntetiska vektorn X i det n dimensionella rummet i enlighet med brandens utveck- ling och den geometriska orten för vektorn som beskrivs av den syntetiska vektorns X ändpunkt indikerar en ändring i omgiv- ningen. Förhàllandena i omgivningen relaterade till branden kan sålunda uttryckas medelst vektorn Xát) i det n-dimen- sionella rummet.

Om nu värdena av de fysikaliska förändringarna x1-xn antas positiva och X1-xn väljes så att värdena av de fysi- kaliska förändringarna x1-xn blir större allt efter som bran- den sprider sig, blir faran beroende på branden större allt efter som vektorn7(avlägsnar sig från origo för det n-di- mensionella rummet.

Om t ex en temperatur T, en rökdensitet Cs och en CO-gaskoncentration Cg väljs som de fysikaliska förändringar- na och om en förändring (T-TO) av temperaturen T från en normal temperatur antas som en fysikalisk förändring x1 och likaledes en ändring av rökdensiteten Cs och en ändring av CO gaskoncentrationen Cg antas som fysikaliska föränd- ringar x2 respektive x3, kommer vektorn X för de fysikaliska förändringarna x1-x3 att röra sig bort fràisitt ursprungliga läge under brandutvecklingen.

I detta fall kan de fysikaliska förändringarna x1-xn väljas på lämpligt sätt i enlighet med stället som skall övervakas, de material som förväntas antändas, slaget _av alarm, t ex ett utrymningsalarm eller ett eldsläcknings- alarm eller liknande. Om t e x en oxygenkoncentration används i stället för CO-gaskoncentrationen Cg, kan den fysika- liska förändringen x3 vara CgO - Cg (där CgO är den normala oxygenkoncentrationen).

I det n-dimensionella rummet bestämt av de n fysi- 466 625 kaliska förändringarna, kan faronivån, dvs den nivå vid vilken människor kan existera och som skall detekteras, fastställas som en n-dimensionell sluten yta. Den n-dimensionella slutna ytan som definierar faronivån kan uttryckas med följande formel: f (x1, X2, ... xn) = 0 I detta fall kan antas då vektorns X ändpunkt bestämd av de fysikaliska förändringarna X1-xn passerar genom den slutna ytan enligt formeln att elden har nått faronivån.

Om den slutna ytan f(x1 ... xn) = 0 är en tredimen- sionell ellipsyta, kan formeln uttryckas såsom följer: (a1x12k azxzz + asxsz) - 1 = o Om konstanterna a1-an inkluderas i x1-xn och nor- maliseras som x1-xn, kan den slutna ytan som representerar faronivån betraktas som en tredimensionell sfärisk yta med en radie r som kan uttryckas såsom följer: (x12 + x22 + x32) - rz = 0 Med andra ord kan konstanterna a1-an ändras för bedömning av de analoga datana 1a-1n för àstadkommande av optimal brand- detektering.

Efter det att den n-dimensionella slutna ytan för bestämning av faronivån fastställtsfutbytes x1-xn ovan mot de fysikaliska förändringsvärdena x1(t)-xn(t) som detekterats vid tiden t.

Då förhållandet f {>} > o -är satisfierat, passerar vektorns 7<ändpunkt genom den slutna ytan såsom anges av ovanstående formel och skjuter ut utanför den slutna ytan, och därför kan fastställas att brandförhållan- dena överskrider faronivån.

I detta sammanhang skall noteras att även om endast en tvådimensionell elliptisk eller cirkulär yta, eller en tre- 466 625 dimensionell elliptisk eller sfärisk yta nämns som ett exempel _ på den slutna ytan f(x) vid utföringsformerna av föreliggande »uppfinning genom hela beskrivningen, kan den slutna ytan f(x) utgöras av vilken som helst yta i den mån som den kan uttryckas som en funktion av de fysikaliska förändringarna x1-xn.

Den första utföringsformen av uppfinningen skall nu beskrivas under hänvisning till fig 3-7.

O Även om de detekterade fysikaliska förändrings- värdena xi(t) från de analoga givarna 1a-1n används som de är vid den föregående beskrivningen av principen, görs brand- bestämningen vid den första utföringsformen på basis av för- utsägelsen av vektorns X ändpunkt efter en i förväg bestämd tid från nuvarande tidpunkt.

De delar eller element som liknar eller är desamma som delarna eller elementen hos systemet som visas i fig 1 och 2 är betecknade med liknande eller samma hänvisnings- beteckningar och förklaringarna därav är här förenklade. 1a, 1b, ... 1n är analoga givare, och 2a, Zb, ... 2n är överföringsenheter. Var och en av de analoga givarna 1a-1n utgör i kombination med motsvarande överföringsenheter 2a-2n en detekteringsenhet 3a, 3b, ...3n. Detekteringsen- heterna 3a-3n detekterar förändringar i fysikaliska fenomen, t ex en temperatur T, en rökdensitet Cs, en CO-gaskoncentra- tion Cg, osv som fysikaliska förändringar x1, x2, ... xn.

En mottagande enhet 5 innefattar en datasamplings- enhet 8 som är förbunden med överföringsenhetenms 2a-2n ut- gångar och en enhet 14 för fortlöpande beräkning av medel- data. Enheten 14 utför i tur och ordning en fortlöpande medelvärdesberäkning med avseende på de utdata från de analoga givarna 1a-1n som samplats av datasamplingsenheten 8. Närmare bestämt uttryckes utdatana från den analoga givaren 1a som en serie X11, x12, ... xlm, x1m+1 ... och det sista utdatat xam+1, det förhandenvarande datat xam och det näst föregående datat xam"1 underkastas aritmetrisk medelvärdesberäkning för uppnáende av ett löpande medeldata LDam. Detta löpande medeldata kan uttryckas såsom följer: Lnim = /3 4è6 625 där i = 1, 2 ... n.

Steget för ernående av det löpande medelvärdet utförs närhelst var och en av de analoga givarna 1a-1n avkänner de sista datana x1m+1, x2m+1 nm+1 . x _ Talen 1, 2 ... n, m, m+1 representerar icke exponenten utan anger platsen i serien.

Det löpande medelvärdet har en filtreringsfunktion.

Närmare bestämt kan det löpande medelvärdet eliminera inverkan av störningar, t ex cigarettrök, osv som ger upphov till extraordinära data jämfört med de andra datana från de ana- loga givarna, genom medelvärdesberäkning av detsæmà.och de andra två datana.

De löpande medelvärdesdatana LDi1, LDi2 ... LDim in- matas i tur och ordning till lagringsenheten 9 och lagras där.

Datat lagras i lagringsenheten 9 medelst detekteringsen- heterna 3a, 3b ... 3n såsom visas i fig 4. Det äldsta datat utplånas av det sist inmatade datat. Om kapaciteten hos lagrings- enheten 9 är stor kan emellertid ett annat utplåningssätt an- vändas.

För uppnående av det löpande medeldatat LDim kan alternativt dataframhämtningsenheten 10 och enheten 14 för- bindas såsom visas med en streckmílinje i fig 3 i och för be- räkning av detsamma från det sista utdatat xim+1 från de ana- loga givarna 1a-1n, utdatat xim vid förhandenvarande tidpunkt och det sista löpande medeldatat LDim_1. Störningseliminerings- organet är icke begränsat till det ovan beskrivna exemplet utan även andra kända organ kan alternativt användas. Över- föringsenheterna 2a-2n kan utelämnas då de anloga givarna 1a-1n har en databearbetningsfunktion.

Beräkningsenheten 6 innefattar lagringsenheten 9 såsom beskrivits ovan, en dataframhämtningsenhet 10 och en nivåbestämningsenhet 15, en förändringstendensberäknings- enhet 11 och en förutsägelseberäkningsenhet 12 vilka är kopp- lade efter dataframhämtningsenheten 10.

Nivåbestämningsenheten 15 innefattar en enhet 16 för beräkning av slutna ytor och en enhet 17 för jämförelse av slutna ytor. Nivåbestämningsenheten 15 beräknar en vektor.X som representerar de rådande förhållandena i omgivningen av det sista löpande medeldatat LDim och bestämmer huruvida 466 625 förändringstendensberäkningsenheten 11 skall påverkas eller icke vid följande steg. Delen 16 har en ekvation för den slutna ytan f(x) = 0 som representerar en i förväg bestämd beräknad utgångsnivå preliminärt fastställd däri. De sista n slagen av löpande medeldata LD1m, LD2m ... LDnm insättes för beräkning av den vektor som representerar det aktuella läget. Om t ex en ekvation f(x) som visar den slutna ytan definieras som f(x)0 = {(a1(x1)2 + a2(x2)2 + ... + an(xn)2)} - 1 görs beräkningen med avseende på de sista löpande medel- värdena LD1m ... LDnm såsom följer: f(x) Om = {(a1(LD1m)2 + a2(LD2m)2 a3(LDnm)2)} - 1 Enheten 17 för jämförelse av slutna ytor jämför de två värdena av f(x)0m. Då f(x)O = O, eller då vektorns ändpunkt bildad _av . de sista löpande medelvärdena LD1m repreei senterar den beräknade utgångsnivån, alstras en utsignal för påverkan av förändringstendensberäkningsenheten 11. Den beräknade utgångsnivån bestäms i enlighet med omgivningens förhållanden så att hela systemet icke sätts i arbete varje gång datana från de analoga givarna 1a-1n samplas och det löpande medel- datat beräknas utan förutsägelseberäkningen kan utföras endast då det löpande medeldatat överskrider en i förväg bestämd nivå.

Sålunda kan ett effektivt arbete av systemet säkerställas.

Förändringstendensberäkningsenheten 11 innefattar en vektorlutningsberäkningsenhet 18 och en vektorlutningsjämförel- seenhet 19. Vektorlutningsberäkningsenheten 18 beräknar två syntetiska vektorer på basis av de sista löpande medeldatana LD1m, LD2m ... LDnm från de analoga givarna 1a-1n ur lagrings- enheten via dataframhämtningsenheten 10 och beräknar lutningen av vektorerna.

Om enhetsvektorerna för datana för respektive analoga givare 1a-1n uttrycks som Ã1, fl2 ... Än, kan vektorn X.ut- tryckas som: X= Lmmi1+ Lnzmäz + LDnm in I 466 625 10 Om därför den syntetiska vektornX (t0) vid den förhanåeflvaranåe tid- punkten t0 och den syntetiska vektorn X (t0 -A.t) vid en tidigare tidpunkt motsvarande en i förväg bestämd tidsperiod gt uppnås, kan lutningen av vektornCbX/ b t)t0 beräknas .

Lutningen av vektorn kan beräknas såsom följer: (ax/ïwmto =><(to) -xuco-Aw/ t Den ovan angivna lutningen kan tillämpas då det löpande medekkfifit LDi ändrar sig linjärt, men då det löpande medeldatat LDi ändrar sig tvärt som en kvadratisk kurva, kan lutningen beräknas såsom följer: (azx/a tztco =>< Vektorlutningsjämförelseenheten 19 jämför ett re- ferensdata (öåf/B t)s i förväg bestämd i relation till vektor- lutningen och den ovan nämnda vektorlutningen (3 X /ä t) Och då t0' (BX/a uto g (bX/b Us avges en utsignal direkt till styrenheten 7 under det att vid varje annan tidpunkt en utsignal avges till förutsägelseberäk- ningsenheten 12.

Förutsägelseberäkningsenheten 12 innefattar en vektor- elementförutsägelseberäkningsenhet 20 och en enhet 21 för för- utsägelseberäkning av slutna ytor. Vektorelementförutsägelse- beräkningsenheten 20 beräknar lutningarna av datana från de analoga givarna 1a-1n ur de respektive analoga givarnas 1a-1n löpande medelvärden LD1m - LDnm och gör en förutsägelseberäk- ning av datana för respektive analoga givare 1a-1n efter en iför- väg bestämd tidsperiod ta från den aktuella tidpunkten t0.

För förutsägelse på ett linjärt sätt av det framtida läget för den n dimensionella vektorn X , beräknas lutningen (ZX/ö t)t av vektornX(t) vid den aktuella tidpunkten tO med hänsyn till tiden t och vektorn X(t) förlängs längs lut- ningen så att vektorns )( ändpunkt efter den i förväg bestämda 466 625 11 tidsperioden kan förutsägas.

Närmare bestämt kan vektorn)<(t0 + ta) efter ta se- kunder från den aktuella tidpunkten tO approximeras såsom följer: x (to + ta) = X(t0) + ta( X/ tLCO Lutningen (3>(/3 t)t kan erhållas av skillnaden mellan vek- torläget.X(t0 -wßt) vid en tidpunkt motsvarande en i förväg bestämd tidsperiodta.hflém iijden från den aktuella tidpunkten tO och vektorpositionen X(t) såsom följer: WX/vttco = >< Om denna formel uttryckes medelst de respektive fysikaliska förändringarna X1-xn, erhålls följande: x1(t0+ta) x1(t(_))+ta(? x1/a t)t0 xn(t0+ta) xn(t0)+ta(b Xn/b't)t0 Lutningarna för datana från de respektive analoga givarna 1a-1n kan uttryckas såsom följer: (b x1/'öt)t0 = x1(t0)-x1(t0-¿t)/At ('ö x2/'bt)to = x2(tO)-x2(tO-At)/At (a Xn/a t>t0 = xñ(to>-Xn/At Om i = 1, 2, ... n, xi(to + ta) f M + taWXi/btrto (ïxi/bfito = xi(t0)-xi(t0-At)/At Om de löpande medeldatana LD1m, LD2m.... LDnm beräknas vid den aktuella tidpunkten t0 och den fysikaliska förändringen för var och en av givarna Ta-1n efter den i förväg bestämda tidsperio- 4:66 625 12 den ta kan detta uttryckas såsom följer: x1m+M = Ln1m+ MAtFbm/at) xzmM = LD2m+ Mana Xz/a t) t0 t0 Xnm+M Lnnm+ Miu ø Xn/ 0 Uto där ta = Mat Lutningarna uttrycks såsom följer: (am/v Uto = Lmm- LD1m'1/At (11 xz/a t)t0 = Lnzm- LDZmJ/At (0 xn/a wto = rDnm-Lnnmq/ßt Enheten 21 för förutsägelseberäkning av slutna ytor för- utsäger läget för den syntetiska vektorns7<ändpunkt genom an- 1m+M m+M Xnm+M vändning av datana x , X2 ... efter den i förväg bestämda tidsperioden ta som har beräknats såsom beskrivits ovan.- Närmare bestämt ersättes den i förväg bestämda ekvationen för den slutna ytan f(x)D med dessa data för beräkning av värdena.

Om ekvationen är bestämd i förväg som: f(x)D ={la1(x1)2 + a2(x2)2 + ... +an(xn)2)} - 1 beräknas den slutna ytan f(xm+M)D efter det att den i förväg bestämda tiden ta förflutit från den aktuella tidpunkten t0 såsom följer: f(xm+M)D ={la1(x1m+M)2 + a2(x2m+M)2 + ...+an(xnm+M)2)}- 1 Eftersom xim+M i ovanstående formel innehåller ett tidselement, visas lägena för ändpunkterna av de syntetiska vektorerna X erhållna genom syntetisering av framtidsvärdena av respektive data i förhållande till den i förväg bestämda slutna f(x)D = 0.

Enheten 13 för bestämning av farograden bestämmer om ändpunkten för den syntetiska vektorn) 'a 466 625 13 utanför den slutna ytan f(x)D=0 då {a1(x1m+M)2 +a2(x2m+M)2 + .....+an(xnm+M)2} -1=0 och alstrar en utsignal till styrenheten 7.

För approximering av läget för ändpunkten av den synte- tiska vektorn)(till en kvadratisk punkt, kan följande kvadra- tiska approximation och differentialkoefficient användas.

Xmmta) ___ xvcowftawx/a utofitaäøx/a t2)t0/2} (øzx/a t2>t0 = xum-z Xvco-ßtn xuo-zßto/atz) Förutsägelsen av vektorn kan ske på ett liknande sätt vid n(tre eller mer)-gnxßapproximering.

Fig 5 är ett förklarande diagram som konkret visar brandbestämning genom vektorförutsägelseberäkning såsom beskri- vits ovan vid två fysikaliska förändringar, t ex temperatur och rökdensitet. Om t ex temperaturens faronivå är satt till 1000C och rökdensitetens faronivå till 20%/m för att begagna extinktionsterminologi, bestäms preliminärt en faronivå t ex i en sektor med en form som visas av den heldragna linjen innanför den absoluta faroniván som visas av den streckade linjen. Faronivån ligger alltid innanför den absoluta faroniván.

I det tvådimensionella rummet för temperaturen och rökdensiteten kan, om vektorn vid den aktuella tidpunkten antas vara)<(t0), vektorn.X(t0 + ta) förutses genom beräkning efter tiden ta från den aktuella tidpunkten. Om den beräknade vektorn X(t0 + ta) passerar genom faroniván såsom visas i fig 5, är en brand bestämd och avges en alarmsignal. Om vektorn X(t0 + ta) icke når fram till faroniván, alstras icke någon alarmsignal och sker en fortsatt förutsägelseberäkning för vektorn baserad på efterföljande data.

Alternativt kan dessutom såsom visas i fig 6 en sluten yta f(x)k = 0 som representerar en brandnivå inläggas mellan en sluten yta f(x)o = 0 som representerar beräkningsinlednings- nivån och en sluten yta f(x)D = O som representerar faroniván.

I detta fall kan endera av faronívån och brandnivån väljas 466 625 14 och kan innebörden av alarmet varieras.

Brandbestämningsprocessen vid den första utförings- formen skall nu beskrivas under hänvisning till ett flödes- schema för en mikrodator, se fig 7. I flödesschemat mot- tages vid block a de digitala data som överförts från över- föringsenheterna 2a-2n för respektive analoga givare 1a-1n av de analoga givarna för utförande av datasampling- Vid block b elimineras de störningar som finns i de digitala data som erhålls samtidigt med datasamplingen beroende på givarna själva eller störningar beroende på förändringar i omgivningen eller som förorsakats under dataöverföringen genom den löpande medeldataberäkningsprocessen för uppnående av löpande medeldata LD1, LD2 ... LDm för de fysikaliska förändringar som är utmärkande för en brand och som avkännes av givarna.

Vïdlflßck c fræmfimtas» de sista löpande medeldatana LD1m-LDnm för de respektive analoga givarna la-1n.

Vid block d insättes-dessa data i formeln f(x)o för slutna ytor som representerar förutsägelseberäkningsinled- ningsnivån för beräkning av nivån och vid block e fast- ställes huruvida formeln f(LD1m, LD2m ... LDnm)0 för slutna ytor är större eller mindre än 0. Om värdet är mindre än O sker ingen vidare bearbetning och sker en återföring till block a. Om värdet är 0 eller större genomförs förutsägel- seberäkningsbehandlingen efter block f.

Vid block f framhämtas de löpande medeldatana LDfELDnm för de respektive analoga givarna 1a-1n vid den aktuella tidpunkten t0 och de löpande medeldatana LD1m_1- LDnm_1 vid en tidpunkt motsvarande tidpunkten t0 minus en i förväg bestämd tidsperiodaßt. Vid block g beräknas lutningen (ö)(/3 t)tO för vektorn på basis av de löpande medeldatana.

Vid block h jämförs referensdatat (Ö7 lutningen (FÖX/Ûi-Jto och då (ÜY/Öflto à (ÖX/ÖUS, fortsätter steget till block m för alstrande av ett alarm.

I motsatt fall fortsätter steget till block i.

Vid block i framhämtas lutningen (3)(/Ö t)t0 för vektorn och vid block j beräknas läget för vektorn X efter 466 625 15 den i förväg bestämda tiden ta från den aktuella tidpunkten t0 för de respektive fysikaliska förändringarna x1-xn av den framhämtade lutningen för vektorn och vektorn ><(tO) vid den aktuella tidpunkten tO. Efter det att förutsägelse- beräkningen av vektorelementet xi (t0+ta) efter en tid ta från den aktuella tidpunkten tO har avslutats vid block j , utförs vid block k vektorförutsägelseberäkningen för konstaterande huruvida den förutsagda vektorn.XÅt0+tr) passerar genom den i förväg bestämda slutna ytan f(x)O=0 i det n dimensio- nella rummet som representerar faronivån.

Vid block l bestäms därefter om det värde på f(x)D=0 givet genom den förutsagda vektorn efter tiden ta som upp- nåtts vid block k är större eller mindre än 0. Då den för- utsagda vektorn passerar genom den slutna ytan f(x)D=O som representerar faronivån, har det beräknade värdet vid block k ett positivt värde större än 0 och då den förutsagda vek- torn icke når fram till den slutna ytan som representerar faronivån, har det beräknade värdet ett negativt värde mindre än 0. Som ett resultat kommer, då det bestämda vär- det är större än 0 vid block l, den förutsagda vektorn efter tiden tr att nå den slutna yta som representerar faronivån och en alarmsignal som indikerar en brand att av- ges vid block m. Om å andra sidan det bestämda värdet är mindre än 0 vid block l, fastställes att den förutsagda vektorn icke när fram till den slutna yta som representerar faronivån och steget återförs till block a för förnyad likadan förutsägelseberäkningsbearbetning.

Den andra utföringsformen av föreliggande upp- finning skall nu beskrivas under hänvisning till fig 8 och 9. De delar och element som är likadana eller desamma som delarna och elementen vid den första utföringsformen är betecknade med likadana eller samma hänvisningsbeteckningar och beskrivningarna därav kommer därför att vara förenklade.

Den andra utföringsformen är så omändrad att den kan beräkna hur långt efter vektorn X som representerar nuläget når faronivån för bestämning av en brand.

Analoga givare la-1n respektive överföringsenheter 2a-2n bildar detekteringsenheter 3a-3n. En datasamplings- 1 4še 625 16 enhet 8 och en enhet 14 för fortlöpande beräkning av medel- datan bildar en mottagande enhet 5. En lagringsenhet 9 inne- fattar en samplingsdatalagringsenhet 25 och en lagrings- enhet 26 för löpande medeldata. Samplingsdatalagringsenheten 25 är anordnad mellan datasamplingsenheten 8 och enheten 14 för löpande beräkning av medeldata.

Mellan datasamplingsenheten 8 och enheten 14 för löpande beräkning av medeldata är dessutom anordnad en be- räkningsinledningsnivåjämförelseenhet 15a parallellt med samplingsdatalagringsenheten 25. I beräkningsinledningsnivâ- jämförelseenheten 15a, fastlägges preliminärt n slag av tröskelvärden L1-Ln för de respektive analoga givarna 1a-1n i detekteringsenheterna 3a-3n och en utsignal aläuas då något av de samplade datana X1-xn överstiger de motsvarande tröskelvärdena L1-Ln. Enheten 14 för fortlöpande beräkning av medeldatana påverkas icke förrän denna utsignal alstras.

Därför minskas de löpande medeldatabearbetningsoperationerna och förbättras systemets effektivitet. Enhetens 14 beräk- ningsresultat lagras i lagringsenheten 26 för löpande medel- data.

Ett steg efter enheten 26 för lagring av löpande medeldata är anordnad en nivåbestämningsenhet 15 med en ut- formning liknande den vid den första utföringsformen. Nivå- bestämningsenheten 15 innefattar en enhet 16 för beräkning av slutna ytor och en enhet 17 för jämförelse av slutna ytor samt beräknar en vektor X.som representerar förhållan- dena i omgivningen vid den aktuella tidpunkten av det sista löpande medeldatat LDim i och för bestämning om en för- ändringstendensberäkningsenhet 27 vid följande steg skall pâverkas eller icke. Vid denna utföringsform inställes emel- lertid primärt en sluten yta f(x)k=0 motsvarande en nivå som representerar en brand som är högre än tröskelvärdena L1-Ln som representerar beräkningsinledningsnivån i enheten 17 för jämförelse av slutna ytor. Nivåbestämningsenheten 15 avger därför till en styrenhet 7 en signal som representerar uppkomsten av en brand då f(x)kš0, dvs då ändpunkten av vek- torn)(bildad av de sista löpande medelvärdena LD1m ... LDnm ingår i den slutna yta som representerar brandnivån eller 466 625 17 passerar genom den slutna ytan. Vid annan tidpunkt avges en påverkningssignal till förändringstendensberäkningsenheten 27.

Förändringstendensberäkningsenheten 27 innefattar en regressionslinjeberäkningsenhet 28 för erhållande av en regressionslinje för de löpande medeldatana LDi1 ... LDim för de respektive analoga givarna 1a-1n och en lutnings- jämförelseenhet 29 för jämförelse av lutningen (dx1/dt, dx2/dt, dx3/dt...) för den erhållna regressionslinjen och en typisk preliminärt fastställd referenslutning (dxls/dt, axzs/at, dxss/at... dxis/at, aär i=1, 2, ... n). Även lut- ningen av regressionslinjen (dx1/dt, dx2/dt, ... dxn/dt) är typisk.

Lutningsjämförelseenheten 29 avger en utsignal di- rekt till styrenheten för avgivande av ett alarm då någon av regressionslinjernas lutning överstiger referensvärdet.

Då någon av lutningarna ligger under referensvärdet, avges en utsignal till en förutsägelseberäkningsenhet 30 för på- verkan av densamma. Vid beräkningen av regressionslinjen och dess lutning kan kända statistiska metoder användas.

Förutsägelseberäkningsenheten 30 innefattar en lut- ningframhämtningsenhet 31 och en tidförutsägelseberäknings- enhet 32. Lutningframhämtningsenheten 31 hämtar fram regressionslinjernas lutningar dxi/dt från regressions- linjeberäkningsenheten 28 och överför desamma till tid- förutsägelseberäkningsenheten 32.

I tidförutsägelseberäkningsenheten 32 fastställes preliminärt en ekvation som erhålls genom modifiering av den slutna ytan f(x)D=0 för faronivån med avseende på tiden och beräknar tidförutsägelseberäkningsenheten 32 den tid som behövs för vektorn7<(t0) vid den aktuella tid- punkten t0 för att nå faronivån. Det fall vid vilket tre analoga givare 1a, 1b, 1c används i kombination och den slutna ytan f(x)D=O som representerar faronivån antas vara en sfärisk yta skall nu beskrivas. De löpande datana för de analoga givarna 1a, lb, 1c vid den aktuella tidpunkten t0 antas vara LD1m, LD2m för att nå faronivån antas vara tr, varvid varje utnivå m+R m+R m+R X1 , X2 , x3 , LD3m och den tid som erfordras för varje givare la, lb, 1c efter det 0 'èse 625 18 att tiden tr överskridits är såsom följer. x1m+R=LD1m+tr(dx1/dt) :Il x2m+R=LD2m+tr(dx2/dt) x3m+R=LD3m+tr(ax3/dt) Ovan nämnda dx1/dt, dx2/dt, dx3/dt är uttryckta som lutningar som är beräknade av givarnas Ta, 1b, 1c regressionslinjer.

Den slutna ytan f(x)D är uttryckt såsom följer efter- som ytan antas vara sfärisk: m+R 2 f(X) =(X1 ) +(x2 m+R) D 2+(X3m+R)2_r2 = 0 Vidare står r för den sfäriska ytans radie.

Det vill säga, tiden tr erhålles lätt genom beräk- ning av följande kvadratiska ekvation. f(x)D={LD1m+tr(dx1/dt)}2+{rD2m+tr(dx2/dt)}2+{rD3m+ tr(axs/atfiz-rëtrz{(ax1/at>2+<2/at)2+ (dx3/dt)2}+2tr{LD1m(dx1/dt)+LD2m(dx2/dt)+ LD3m(dX3/at)}+{ Det är beräknat att ändpunkten för vektorn ïítränger igenom den slutna ytan för faronivån efter tiden tr.

En farotid tD ges preliminärt till en farotidbe- stämningsenhet 33 och då tiden tr är lika med eller kortare än farotiden td, avges en utsignal till styrenheten 7.

Tidförutsägelseberäkningsenheten 32\üd dazandra ut- föringsformen kan emelleritd ersättas med förutsägelseberäk- ningsenheten 21 för slutna ytor vid den första utföringsformen för verkställande av bestämningen på basis av datanivån. Den linjära regressionslinjeapproximationen kan alternativt vara en krökt regressionslinjeapproximation. I fig 8 är 34 en tid- indikeringsenhet för indikering av tiden tr osv. tr kan t ex vara angiven till 5 minuter, 4 minuter, 3 minuter, 2 minuter och 1 minut. I fall en bedömning som är nivåbaserad såsom vid 466 625 19 den första utföringsformen används kan, om den förutsagda vektorn )((tr) når den slutna ytan inom 5 minuter, med lätt- het indikeras, att den återstående tiden för att nå faronivån är 5 minuter. Därefter fås den förutsagda vektorn. X(tr) under antagande av att tr=4 minuter och om vektorn når den slutna ytan anges att den återstående tiden är 4 minuter.

På liknande sätt sker 3, 2 eller 1 minutindikeringen.

Brandbestämningsbehandlingsoperationen skall nu be- skrivas under hänvisning till flödesschemat för mikrodatorn som visas i fig 9. I detta flödesschema1KXtas\üd bkxk a de digitala data som överförts från de analoga givarna 1a-1n via överföringsenheterna 2a-2n under diskriminering av de respektive analoga givarna 1a-1n för verkställande av data- sampling. I block b jämförs datana X1-xn med tröskelvärdena L1-Ln som bestämts för de respektive analoga givarna 1a-1n och då X1-xn < L1-Ln, sker en âterföring till block a och då någon av X1-xn är lika med eller större än L1-Ln fortsättes till block c för initiering av förutsägelseberäkningen.

Vid block c beräknas de löpande medeldatana LD1-LDn för de respektive datana X1-xn. Vid block d insättes de sista löpande medeldatana LD1m-LDnm som bildar den vektor X som representerar förhållandena i omgivningen vid den aktuella tidpunkten i ekvationen-f(x)k för den slutna ytan som re- presenterar brandnivån för beräkning av det följande: f(LD1m, Lnzm ... LDnm)k Vid block e bestäms om f(x)k å 0 och då f(x)k à 0 görs brand- bestämningen och fortsättes steget till block l för avgivande av ett alarm som indikerar branduppkomsten via styrenheten 7.

Då f(x)k < O fortsätter steget till block f.

Vid block f framhämtas alla eller flera tiotal räk- nat från det sista av de löpande medeldatana LD1m-LDnm av de respektive analoga givarna 1a-1n som lagrats i lagrings- enheten. Vid block g erhålls den linjära regressionslinjen för var och en av givarna 1a-1n av de framhämtade löpande medeldatana LD1m-LDnm och beräknas lutningarna dx1/dt. Vid block h jämförs dessa lutningar dxi/dt med referenslut- '4¿6 625 20 ningarna dxis/dt och då någon av lutningarna dxi/dt över- stiger referenslutningarna dxis/dt fortsätter steget till block l för avgivande av ett alarm som indikerar brandupp- komsten via styrenheten 7. Då ingen av lutningarna översti- ger referenslutningarna fortsätter steget till block i.

Vid block i framhämtas de sista löpande medeldatana LDim och lutningarna dxi/dt. Vid block j beräknas tiden tr för dessa data. Vid block k jämförs tiden tr med den preli- minärt bestämda farotiden tD och då trê tD bestäms att om- givningsförhållandena är farliga och steget fortsätter till block l för avgivande av ett alarm. Då tr ring till block a i och för verkställande av en förnyad be- handling.

Vid de ovan nämnda två utföringsformerna används vid den första utföringsformen en differensvärdesmetod och vid den andra utföringsformen en funktionsapproximationsmetod.

Det inses emellertid lätt att funktionsapproximationsmeto- den kan användas vid den första utföringsformen och diffe- rensvärdesmetoden vid den andra utföringsformen. Vidare kan detekteringsenheten och beräkningsenheten förenas genom an- vändning av en en-chipdatamaskin. Överföringskretsen er- fordras icke i denna situation. 14,4 fbr

Claims (11)

466 625 21 P a t e n t k r a v

1. l Brandalarmsystem, k ä n n e t e c k n a t a v att det innefattar n (två eller flera) detekteringsenheter för detekte- ring av förändringar i de fysikaliska fenomen i omgivningen som förorsakas vid uppkomsten av en brand respektive avgivning av analoga data som motsvarar förändringarna, varvid detekterings- enheterna är anordnade för detektering av n (två eller flera) slag av förändringar i de fysikaliska fenomenen respektive av- givning av analoga data, en datasamplingsenhet för sampling av data från var och en av detekteringsenheterna vid i förväg bestämda perioder, en lagringsenhet för lagring av nämnda samplade utdata från. datasamplingsenheten på ett sådant sätt att data lagras med avseende på respektive detekteringsenhet, en första beräkningsenhet för framhämtning av n slag av data från lagringsenheten och beräkning av förändringsten- denserna, en andra beräkningsenhet för beräkning av de vektorer som representerar de nu rådandeneller framtida förhållandena för de fysikaliska fenomenen wrtifrån de fönàrhingsuarkmser som beräknats av den första beräkningsenheten och de n slag av data som lagrats i lagringsenheten, V en dataframhämtningsenhet för framhämtning av datana från lagringsenheten och tillförsel av desamma till den andra beräkningsenheten, en jämförelseenhet för jämförelse av vektorerna som beräknats medelst den andra beräkningsenheten med preliminärt bestämda data relaterade till branddetektering och alstrande av ett utdata då förhållandet däremellan ligger utanför ett i förväg bestämt intervall,och en alarmenhet för avgivande av ett larm som svar på _utdatat från jämförelseenheten.

2. System enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den andra beräkningsenheten beräknar de ändpunkter för vektorerna som representerar förhållandena av de fysikaliska fenomenen efter en i förväg bestämd tid, och att jämförelse- enheten jämför dessa ändpunkter för vektorerna med slutna ytor som faststäflts på basis av nivåer som i förväg bestämts för .,, ' 0 .466 625 22 de n slagen av fysikaliska fenomen och alstrar ett utdata då vektorernas ändpunkter överskrider de i förväg bestämda slutna ytorna.

3. System enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den andra beräkningsenheten beräknar den tid det tar ' för de beräknade vektorernas ändpunkter att nå eller överskrida slutna ytor fastställda på basis av nivåer i förväg bestämda för de respektive n fysikaliska fenomenen, och att jämförelseenheten jämför den tid som beräknats av den andra beräkningsenheten med en i förväg bestämd varnings- tid och alstrar ett utdata då denna tid beräknad av den andra beräkningsenheten är lika med eller kortare än varningstiden.

4. System enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att det dessutom enhet som är anordnad mellan gringsenheten och den första av en signal för påverkan av innefattar en nivåbestämnings- datasamplingsenheten eller la- beräkningsenheten för avgivande den första beräkningsenheten då minst ett av de n slagen av utdata från datasamplingsenheten överskrider en i förväg bestämd nivå.

5. System enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a t a v att den första beräkningsenheten beräknar för- ändringstendenserna för de fysikaliska fenomenen medelst funktionsapproximationsmetoden eller differensvärdesmetoden.

6. System enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t a v att det dessutom innefattar en nivåbestämningsenhet mellan lagringsenheten och den första beräkningsenheten för avgivande av en signal för påverkan av den första beräkningsenheten då ändpunkterna av vektorerna som representerar förhållandena av de fysikaliska fenomenen beräknade på basis av de utdatana från datasamplingsenheten överskrider de slutna ytorna fastställda f på basis av nivåer i förväg bestämda för de respektive n fysikaliska fenomenen. - °

7. 2. System enligt något av patentkraven 2, 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v att den andra beräkningsenheten innefattar en vektorelementberäkningsenhet för förutsägande beräkning, för de respektive fysikaliska fenomenen, av värdena av de fysikaliska fenomenen som förändrats efter den i förväg ny] 466 625 23 bestämda tidsperioden på basis av de förändringstendenser som beräknats medelst den första beräkningsenheten.

8. System enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t a v att den första beräknignsenheten innefattar en lutnings- beräkningsenhet för beräkning av förändringstendenserna i de fysikaliska fenomenen uttryckta i vektorer och en lutnings- jämförelseenhet för jämförelse av lutningarna beräknade me- delst lutningsberäkningsenheten med i förväg bestämda vektor- lutningar, och ett utdata alstras då de beräknade lutningarna överskrider de i förväg bestämda lutningarna för påverkan av alarmenheten.

9. a v att den första beräkningsenheten innefattar en regres- System enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t sionslinjeberäkningsenhet för beräkning av förändrings- tendenserna i de fysikaliska fenomenen genom approximering med regressionslhfier och en regressionslinjelutningsjämförel- seenhet för jämförelse av lutningarna av de regressionslinjer som beräknats medelst regressionslinjeberäkningsenheten med i förväg bestämda lutningar, och ett utdata alstras för på- verkan av alarmenheten då de beräknade lutningarna överskri- der de i förväg beräknade lutningarna.

10. System enligt något av patentkraven 3, 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t att det dessutom innefattar en a v nivåbestämningsenhet mellan lagringsenheten och den första beräknignsenheten för avgivande av en signal för påverkan av den första beräkningsenheten då ändpunkterna av vektorerna som representerar förhållandena för de fysikaliska fenomenen beräknade på basis av utdata från datasamplingsenheten överskrider de slutna ytorna som fastställts på basis av nivåer i förväg bestämda för de respektive n fysikaliska fenomenen.

11. a v att det dessutom innefattar en databearbetningsenhet mellan datasamplingsenheten och lagringsenheten för fortlöpande System enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a t medelvärdesberäkning av utdatana från datasamplingsenheten och avgivande av de uppnådda löpande medelvärdena.