РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ПОЖАРНО-ТЕПЛОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ

Полезная модель относится к технике пожарной безопасности, а именно - тепловым пожарным извещателям и может быть использована для обнаружения возгорания по повышению температуры окружающей среды в месте установки извещателя.
Также может быть использован для сигнализации просто для контроля температуры превышения выше заданных пределов в замкнутых объемах: баках и цистернах, хранилищах горюче-смазочных материалах и пр. Предпочтительнее ее использование в системах контроля режимных объектов, например контроль температуры в узлах АЭС (реакторах, водоводах, хранилищах) и т.д.
Общей проблемой подобных извещателей является их надежность и, как следствие этого, повышение их контролеспособности без внешних устройств контроля, т.е. путем введения непрерывного самоконтроля, желательно до единичной полноты контроля.
Общеизвестно, что в настоящее время их контроль осуществляется при регламентных работах (РР) или при техобслуживании (ТО) при снятии извещателя с рабочего места и проверке его на специальной контрольно-проверочной аппаратуре (КПА). Это уже довольно сложно и технически и по времени и стоит довольно дорого, когда много извещателей, конечно, есть метод контроля при помощи зажженной спички или карманным фонариком. Но это уже архаизм.
Ближайшим аналогом является патент РФ на изобретение №2275687 «Тепловой пожарный извещатель», содержащий три канала термочувствительных элементов с разными тепловыми инерционностями - ПРОТОТИП.
Недостатком является недостаточная надежность при жестких условиях эксплуатации, особенно температурных, т.к. применены терморезисторы в качестве чувствительных датчиков, а они как известно очень нестабильны и при больших температурных градиентах (пожар при минусовой температуре) имеют большой разброс выходных параметров, также три канала применены не для повышения надежности, а для повышения точности преобразования.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повыние надежности.
Технический результат достигается за счет повышенного резервирования извещателя с введением перекрестных связей для введения полного самоконтроля.
Для решения этой задачи предлагается резервированный пожарно-тепловой извещатель, содержащий измерительный канал и микропроцессор, отличающийся тем, что дополнительно введены измерительные каналы, каждый из этих четырех каналов содержит: термочувствительный элемент, операционный усилитель, кворум-элемент и измеритель скорости нарастания температуры со следующими соединениями: выход термочувствительного элемента каждого канала через операционный усилитель первой информационной магистралью связан перекрестными связями с входами всех четырех кворум-элементов, выходы которых соединены второй информационной магистралью с первыми входами микропроцессора и через определители скорости нарастания температуры с вторыми входами микропроцессора, последний через порт вход/выход связан со сторожевым таймером, а сигнальным выходом соединен с шлейфом сигнализации.
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства предлагаемого извещателя, которая содержит:
- первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 термочувствительные элементы (ТЧЭ - датчики температуры);
- первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 операционные усилители (ОУ);
- первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 кворум-элементы (КЭ);
- первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 определители скорости нарастания температуры (ОСТ);
- микропроцессор 17;
- сторожевой таймер 18;
- первая M1, вторая М2 и третья М3 информационные магистрали.
Источник питания и его связи условно не показаны.
Структурная схема имеет следующие соединения.
Первый ТЧЭ через ОУ5 и M1 соединен с первыми входами 9, 10, 11 и 12 КЭ, второй ТЧЭ через ОУ6 - с вторыми их входами, третий ТЧЭ через ОУ7 - с третьими их входами, четвертый ТЧЭ через ОУ8 - с четвертыми их входами.
Выходы каждого 9-12 КЭ через М2 соединены с вх.1 МП17, а через ОСТ 13-16 через М3-с вх.2 МП17, сторожевой таймер 18 соединен с портом входа/выхода МП17, выход которого является выходом извещателя и соединен с шлейфом сигнализации.
Извещатель работает следующим образом.
При отсутствии отказов всех четырех 1-4 ТЭЧ и ОУ 5-8 напряжения на выходах последних равны между собой (с погрешностью - разбросами) и на выходах всех 9-12 КЭ также равны между собой. Кворум элементы (при работе четырех каналов) имеют следующий алгоритм работы: при контроле откидывается max и min значения входных напряжений, а из двух оставшихся выбирается меньшее. При нормальной работе (нет отказа) эта разница практически близка к нулю.
При отказе какого-либо ТЭЧ 1-4 или ОУ 5-8 выходное напряжение какого-то ОУ будет либо больше либо меньше выбранного меньшего, но в любом случае больше порога срабатывания КЭ и в этом случае кворум-элементы 9-12 выдают сигнал отказа этого канала и этот канал в дальнейшем не рассматривается. Но в этом случае извещатель не выходит из строя, т.к. остались работоспособными еще три канала. При этом алгоритм работы кворум-элементов несколько меняется, а именно: откидывается max и min значения выходных напряжений ОУ 5-8, а остается для рассмотрения только среднее из трех. При втором отказе в каком либо из трех каналов этот канал исключается из рассмотрения, но извещатель всеравно продолжает быть работоспособным, т.к. остались два канала. При третьем отказе (что очень маловероятно), когда значения на входе обоих КЭ будут отличаться на величину больше допустимой (порога) выдается сигнал полного отказа извещателя.
Определители скорости нарастания температуры 13-16 при быстром росте температуры (обычно >2°C/мин) выдают сигнал о возможном возгорании на МП17, который принимает решение о выдаче сигнала тревоги только при наличии сигналов с двух определителей. При контроле только температуры (не возгорания) определите ли 13-16 используются для сигнализации о нештатном режиме работы, т.е. какой-то процесс развивается слишком быстро.
Таким образом, производится почти полный контроль работоспособности всех четырех каналов, за исключением МП17, но для его контроля введен сторожевой таймер 18, который периодически по заданному алгоритму проверяет МП17 и проверяется им же.
Схемно-техническое решение извещателя может быть выполнено на ИМС различной степени интеграции, выпускаемых серийно, но предпочтительнее использование заказной БИС (большой интегральной схеме), что резко повысит микроминитюаризацию, а следовательно минимум соединительных проводов, минимальный размер извещателя, в общем еще более повысит надежность.
Микропроцессор МП17 выдает сигналы на шлейф сигнализации кодовыми посылками:
- о возгорании;
- о снижении надежности (первый отказ любого из каналов);
- о втором отказе (нет резерва);
- о полном отказе извещателя;
- о превышении температуры выше заданного порога;
- о нештатном градиенте (скорости нарастания) превышении температуры.
Предлагаемое техническое решение полностью соответствует основному экономическому постулату «стоимость-эффективность» или иначе «цена-качество».