СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЫМА
METHOD OF SMOKE DETECTION

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам контроля состояния оптически прозрачных газовых сред, преимущественно в закрытых помещениях, и может быть использовано для обнаружения возгораний, сопровождающихся появлением дыма.
Широко известны способы обнаружения дыма, основанные на пропускании через контролируемую среду светового потока.
Известен способ регистрации дыма (СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ДЫМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, патент на изобретение RU 2134907, МП G08B 17/10, 1999 г. ), заключающийся в формировании периодических пачек световых импульсов, излучаемых в оптическую камеру со светопоглощающими стенками, приеме отраженных сигналов, поступающих под углом, отличном от оптической оси излучения, как в моменты излучения световых импульсов, так и в промежутках между излучением световых импульсов пачки, сравнении их с пороговым значением и запоминании, с последующим формированием сигнала регистрации дыма при условии приема всей пачки световых импульсов.
Известен способ регистрации дыма (патент RU 2256229, МПК G08B 17/10, 2005 г. ), заключающийся в формировании синхронных периодических последовательностей счетных импульсов и световых импульсов, излучаемых в оптическую камеру со светопоглощающими стенками, последующем приеме отраженных сигналов, преобразовании их в электрические сигналы, подвергающиеся синхронному детектированию и последующему сравнению с пороговым значением, что позволяет анализировать только часть сигнала, помехи же, возникающие в другие моменты времени, не влияют на формирование сигнала регистрации дыма.
Известен способ контроля наличия дыма (Способ контроля наличия дыма в контролируемой среде и устройство для его осуществления, авторское свидетельство SU 550555, МПК G08B 17/10, 1990 г. ). Данный способ основан на пропускании через контролируемую среду светового потока. Измеряют рассеянный контролируемой средой световой поток под одинаково острым углом в прямом и обратном контрольному световому потоку направлениях, преобразуют прямой и обратный рассеянные световые потоки в электрические сигналы и формируют их разность, а величину разности электрически сигналов сравнивают с уровнем эталонного электрического сигнала.
Известен способ обнаружения дыма (Способ обнаружения возгораний и устройство для его осуществления, авторское свидетельство SU 1661816, МПК G08B 17/10, 1991). Данный способ основан на пропускании светового потока через контролируемую среду. При отсутствии дыма излучении излучателя попадает только на фотоприемник, расположенный на одной оси с источником направленного излучения. При появлении дыма световой поток излучателя в различных соотношениях, обусловленных взаимодействием светового потока с частицами дыма, попадает на все фотоприемники. Цепь обратной связи с выхода фотоприемника, расположенного на одной оси с источником направленного излучения, на управляющий вход этого источника поддерживает уровень принимаемого при этом фотоприемником излучения постоянным. Корреляционная обработка сигналов, снимаемых с выходов всех фотоприемников в соответствии с выбранными соотношениями, позволяет выделить полезный сигнал.
Все вышеперечисленные способы сложны и трудоемки, так как для их реализации необходимо использование конструктивно сложного оборудования, требующего специальную установку и настройку; это снижает их мобильность и универсальность, не увеличивая информативность контроля объема помещения.
В качестве прототипа выбран способ регистрации дыма (Патент РФ №2256230, МПК G08B 17/12, 17/103, 2005 г. ), заключающийся в том, что периодически излучают световые импульсы и принимают фотодатчиком отраженный световой поток, поступающий под углом, отличным от оптической оси излучения, измеряют длительность цикла заряда - разряда фотодатчика, являющегося элементом RC-цепи, при отсутствие излучающих импульсов t1 и при излучении световых импульсов t2, и сравнивают их разность |t1-t2|=k с заданными значениями, по которым судят о наличии или отсутствия дыма и работоспособности канала.
Недостатком прототипа является необходимость специальной стационарной установки и настройки оборудования, что снижает их мобильность и универсальность, не увеличивая информативность контроля объема помещения.
Технический результат состоит в повышении надежности, мобильности и универсальности, не уменьшая при этом информативности контроля объема помещения, при обеспечении защиты от ложного срабатывания.
э
i
э
i
Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения дыма, основанном на оптическом отражении светового луча в качестве излучателя и приемника используют лазерный дальномер, а в качестве отражателя излучения используют потолочное перекрытие помещения, контролируют статичное положение лазерного дальномера, фиксируют начальные показания лазерного дальномера l, периодически фиксируют показания лазерного дальномера l и вычисляют Δl=l-l если Δl превышает величину абсолютной погрешности ΔХ лазерного дальномера, формируют сигнал о наличии дыма, с учетом статичности положения лазерного дальномера.
э
i
э
i
i
э
Способ обнаружения дыма реализуется следующим образом. В качестве излучателя и приемника используют лазерный дальномер, который располагают в помещении на полу либо на горизонтальной поверхности предметов мебели и т.п., направляя излучатель лазерного дальномера на потолочное перекрытие. Установка лазерного дальномера не требует специального крепежа и наладки на месте установки, при необходимости возможно изменение его места расположения. В помещениях сложной конфигурации возможна установка нескольких лазерных дальномеров. В качестве отражателя излучения используют потолочное перекрытие помещения. Контролируют статичное положение лазерного дальномера, например, посредством гироскопа и акселерометра. Контроль неподвижного положение лазерного дальномера обеспечивает защиту от формирования ложного сигнала о наличии дыма, например при случайном смещении лазерного дальномера. Фиксируют показания лазерного дальномера l (расстояние до потолочного перекрытия) при отсутствии задымления. Периодически повторяют указанные измерения, фиксируют показания лазерного дальномера l и вычисляют Δl=l-l. При присутствии дыма в контролируемой зоне показания l будут отличны от l. Если Δl превышает величину абсолютной погрешности ΔХ лазерного дальномера, формируют сигнал о наличии дыма, с учетом статичности положения лазерного дальномера.
Заявляемый способ обнаружения дыма эффективен для обнаружения возгораний, сопровождающихся появлением дыма, в больших помещениях с высокими потолками, включая помещения сложной конфигурации, например, в атриумах общественных зданий, концертных залах, складских помещениях, ангарах и т.д. При использовании нескольких лазерных дальномеров способ позволяет получить данные для построения 3D модели конвективной колонки при пожарах в атриумах общественных зданий.
Апробация данного способа проведена с помощью лазерного дальномера PLR 50 фирмы BOSH (абсолютная погрешность ±2 мм) на экспериментально собранной установке. Экспериментальная установка выполнена из оргстекла, имеет форму параллелепипеда высотой 0,5 м и основанием 0,065×0,3 м. Нижняя грань параллелепипеда отсутствует для заполнения установки продуктами горения. Непосредственно к плоскости нижней границы параллелепипеда установлен на позицию 1 лазерный дальномер PLR 50. Расстояние между излучателем и верхней гранью установки составляет 0,5 метра. Лазерным дальномером производились замеры расстояния до верхней грани установки, не заполненной продуктами сгорания. При этом в измеряемую величину включено значение высоты самого лазерного дальномера (0,08 метра).
После заполнения внутреннего объема установки продуктами горения произведены повторные замеры лазерным дальномером PLR 50 без смены его позиции. Полученные значения приведены в таблице 1.
Далее произведена смена позиции лазерного дальномера PLR 50. Позиция №2 - лазерный дальномер PLR 50 удален от верхнего основания экспериментальной установки на расстояние 0,9 м. Лазерным дальномером произведены замеры расстояния до верхней грани установки, не заполненной продуктами сгорания. При этом в измеряемую величину включено значение высоты самого лазерного дальномера (0,08 метра)
После заполнения внутреннего объема установки продуктами горения произведены повторные замеры расстояния лазерным дальномером PLR 50 без смены позиции. Полученные значения представлены в таблице 2.
Из полученных данных можно сделать вывод, что способ является надежным и универсальным при этом обеспечивает информативность контроля объема помещения и защиту от ложного срабатывания.