ОПТИЧЕСКИЙ ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам пожарной сигнализации, а именно к оптическим пожарным извещателям, и может быть использована для обнаружения возгорания в закрытых помещениях различных зданий, сооружений, а также на различных открытых объектах.
Известен оптический пожарный извещатель, содержащий датчики инфракрасного и ультрафиолетового излучения и управляющий микропроцессор со встроенным аналого-цифровым преобразователем, при этом датчик инфракрасного излучения через нормирующий усилитель, а датчик ультрафиолетового излучения через схему согласования соединены с микропроцессором (см. Извещатель пожарный пламени ИПЭС, сайт http://www.intes.spb.ru/ipes.htm).
Известное решение характеризуется узким динамическим диапазоном воспринимаемых сигналов, в связи с отсутствием автоматического управления его чувствительностью, что снижает эффективность обнаружения очага возгорания и ограничивает область его применения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является оптический пожарный извещатель, содержащий блок видеонаблюдения, датчики инфракрасного и ультрафиолетового излучения, выходы которых через схемы согласования соединены с управляющим микропроцессором, при этом схема согласования инфракрасного датчика состоит из программно-управляемого усилителя, аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя (см. патент РФ №52227 на полезную модель, МПК ОО8В 17/12, опубл. 10.03.2006 г.).
Известное решение имеет не достаточно высокую помехоустойчивость в отношении естественного теплового фона, а также недостаточно широкий динамический диапазон воспринимаемых сигналов, обусловленный отсутствием адаптивного управления чувствительностью устройства в отношении среднего уровня помехи. Это приводит к снижению эффективности обнаружения очага возгорания.
Задачей полезной модели является повышение эффективности обнаружения очага возгорания.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи является расширение диапазона воспринимаемых устройством сигналов от очага возгорания
и повышение помехоустойчивости устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в оптическом пожарном извещателе, содержащем датчики инфракрасного и ультрафиолетового излучения, выходы которых через схемы согласования соединены с управляющим микропроцессором, при этом схема согласования инфракрасного датчика состоит из программно-управляемого усилителя, аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя, согласно полезной модели, схема согласования инфракрасного датчика дополнительно содержит программно-управляемый делитель, состоящий из программно-управляемого резистора и постоянного резистора, при этом вход постоянного резистора соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, а его выход - с отрицательным входом программно-управляемого усилителя, первый вход программно-управляемого резистора соединен с выходом программно-управляемого усилителя, второй вход - с выходом управляющего микропроцессора, а его выход - с отрицательным входом программно-управляемого усилителя.
Кроме того, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом программно-управляемого усилителя, выход - с входом управляющего микропроцессора, а вход цифро-аналогового преобразователя соединен с выходом управляющего микропроцессора.
Помимо того, извещатель снабжен видеокамерой, видеопроцессором, оперативной и энергонезависимой видеопамятью, при этом выход видеокамеры соединен с входом видеопроцессора, один из входов-выходов видеопроцессора соединен с входом-выходом энергонезависимой видеопамяти, другой вход-выход соединен с входом-выходом оперативной видеопамяти, а третий вход-выход соединен с входом-выходом управляющего микропроцессора.
Заявляемая совокупность признаков позволяет расширить диапазон воспринимаемых устройством сигналов от очага возгорания и повысить помехоустойчивость устройства, за счет возможности непрерывной оценки как мгновенного значения, так и среднего уровня помехи и, в зависимости от среднего значения уровня помехи, устанавливать значение чувствительности устройства, а в зависимости от частотного спектра формировать программным путем полосу пропускания программно-управляемого оконечного усилителя.
Это дает возможность оптимизировать работу инфракрасного канала для получения максимально возможной чувствительности при изменяющимся уровне помех в процессе работы и приводит к повышению эффективности обнаружения очага возгорания.
На чертеже представлена блок-схема оптического пожарного извещателя.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - датчик инфракрасного излучения; 2 - датчик ультрафиолетового излучения; 3 - схема согласования датчика 1 инфракрасного излучения; 4 - схема согласования датчика 2 ультрафиолетового излучения; 5 - управляющий микропроцессор; 6 - программно-управляемый усилитель; 7 - аналого-цифровой преобразователь; 8 - цифро-аналоговый преобразователь; 9 программно-управляемый резистор; 10 - постоянный резистор; 11 - видеокамера; 12 - видеопроцессор; 13 - оперативная видеопамять; 14 - энергонезависимая видеопамять.
Пожарный извещатель содержит датчик 1 инфракрасного излучения, датчик 2 ультрафиолетового излучения, выходы которых через схемы согласования 3 и 4 соединены с управляющим микропроцессором 5.
Схема согласования 3 инфракрасного датчика 1 состоит из программно-управляемого усилителя 6, аналого-цифрового преобразователя 7, цифро-аналогового преобразователя 8 и программно-управляемого делителя, состоящий из программно-управляемого резистора 9 и постоянного резистора 10.
Вход постоянного резистора 10 соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя 8, а его выход - с отрицательным входом программно-управляемого усилителя 6.
Первый вход программно-управляемого резистора 9 соединен с выходом программно-управляемого усилителя 6, второй вход - с выходом управляющего микропроцессора 5, а его выход - с отрицательным входом программно-управляемого усилителя 6.
Вход аналого-цифрового преобразователя 7 соединен с выходом программно-управляемого усилителя 6, выход - с входом управляющего микропроцессора 5, а вход цифро-аналогового преобразователя 8 соединен с выходом управляющего микропроцессора 5.
Для осуществления отслеживания причин и истории развития возгорания извещатель снабжен видеокамерой 11, видеопроцессором 12, оперативной 13 и энергонезависимой 14 видеопамятью.
Выход видеокамеры 11 соединен с входом видеопроцессора 12, один из входов-выходов видеопроцессора 12 соединен с входом-выходом энергонезависимой 14 видеопамяти, другой вход-выход соединен с входом-выходом оперативной 13 видеопамяти, а третий вход-выход соединен с входом-выходом управляющего микропроцессора 5.
Управляющий микропроцессор 5 содержит алгоритмы цифровой обработки сигналов датчиков 1 и 2, принятия решения о пожаре, последовательности диагностики всего устройства и протоколы связи с приемно-контрольными приборами (на схеме не показан),
а также протокол обмена данными с видеопроцессором 12.
Пожарный извещатель работает следующим образом.
Сигнал инфракрасного датчика 1 поступает на схему согласования 3, в которой реализована возможность непрерывной оценки как мгновенного значения, так и среднего уровня помехи и, в зависимости от среднего значения уровня помехи, устанавливать значение чувствительности устройства, а в зависимости от частотного спектра формируется программным путем полоса пропускания программно-управляемого оконечного усилителя.
Сигнал с инфракрасного датчика 1 поступает на прямой вход программно-управляемого усилителя 6. Одновременно на выходе цифро-аналогового преобразователя 8 управляющий микропроцессор 5 формирует частотно-зависимый сигнал отрицательной обратной связи, который через постоянный резистор 10 складывается с сигналом отрицательной обратной связи с программно-управляемого резистора 9 и подается на отрицательный вход программно-управляемого усилителя 6, где вычитается из сигнала с выхода инфракрасного датчика 1.
Усилитель 6 производит аналоговое вычитание, усиление результирующего сигнала, который поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7.
Коэффициент усиления задается программно-управляемым делителем, состоящим из программно-управляемого резистора 9 и постоянного резистора 10. Соотношение текущих значений резисторов 9 и 10 образует коэффициент усиления программно-управляемого усилителя 6.
В результате анализа среднего уровня помехи в управляющем микроконтроллере 5, программно-управляемый усилитель 6 осуществляет изменение коэффициента усиления.
При высоком уровне помехи устанавливается минимально допустимое, нормированное значение коэффициента усиления программно-управляемого усилителя 6. При низком уровне помехи или ее отсутствии устанавливается максимальное значение коэффициента усиления программно-управляемого усилителя 6. В результате этого чувствительность устройства значительно превышает нормированное значение. Это позволяет обнаружить значительно более слабый сигнал о возгорании, т.е. обнаружить пожар на более ранней его стадии. При этом дальность действия устройства также увеличивается. Например чувствительность к тестовому очагу возгорания ТП5, ТП6 (согласно ГОСТ Р 50898-96 «Извещатели пожарные. Огневые испытания» п.4) возрастает с 25 м до 42 м.
Число-импульсный сигнал ультрафиолетового датчика 2 через цепь согласования 4 поступает на вход управляющего микропроцессора 5.
В управляющем микропроцессоре 5 работает алгоритм обработки сигналов с датчиков 1 и 2. Алгоритм описывает условия принятия решения об отсутствии или наличии пожара, что ведет к соответствующим изменениям состояния и режима работы всего извещателя.
Параллельно с работой датчика 1 инфракрасного излучения и датчика 2 ультрафиолетового излучения функционирует видеотракт извещателя.
Цифровой сигнал с выхода видеокамеры 11 поступает на вход видеопроцессора 12, к которому подключены блоки оперативной 13 и энергонезависимой видеопамяти 14. Видеопроцессор 12 сжимает видеокадры и помещает их в кольцевой буфер в оперативной видеопамяти 13.
При возникновении пожара управляющий микропроцессор 5 дает сигнал на видеопроцессор 12, который останавливает запись новых видеокадров в оперативную видеопамять 13 и переписывает записанные видеокадры из оперативной 13 в энергонезависимую видеопамять 14.
Управляющий микропроцессор 5 также передает сигнал «пожар» приемно-контрольному прибору (на схеме не показан), который в случае необходимости генерирует команду чтения видеокадров. Приняв команду, управляющий микропроцессор 5 передает ее видеопроцессору 12, который в обратном порядке пересылает записанные видеокадры (видеопроцессор 12 - управляющий микропроцессор 5 - приемно-контрольный прибор). Аналогичным образом (по запросу с приемно-контрольного прибора) передаются и текущие видеокадры.
Заявляемый извещатель позволяет повысить эффективность обнаружения очага возгорания за счет оптимизации работы инфракрасного канала для получения максимально возможной чувствительности при изменяющимся уровне помех в процессе работы.
Кроме того, наличие в пожарном извещателе видеканала, позволяет осуществить непрерывное отслеживание состояния объекта до возникновения пожара и регистрацию событий, предшествующих пожару. Это дает возможность в дальнейшем проанализировать и расследовать причину возгорания, что расширяет функциональные возможности пожарного извещателя. Помимо этого, видеоканал позволяет существенно облегчить установку и дальнейший контроль правильности расположения и направленности извещателя для охвата охранной зоны.
Помимо того, современный уровень развития техники позволяет совмещать
несколько элементов заявляемой блок-схемы в один функциональный элемент, что дает возможность осуществить реализацию данного устройства с использованием различных вариантов и сочетаний элементной базы.