專利名稱：一種自動定向滅火的復(fù)合式探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火災(zāi)的自動監(jiān)測、報警、滅火裝置。
目前現(xiàn)有的火災(zāi)探測器，大都是針對火災(zāi)發(fā)生時出現(xiàn)的一種物理或化學(xué)現(xiàn)象，由單一的傳感器和電子電路構(gòu)成，例如，紅外報警，感溫型報警，感煙型報警，圖像識別報警等。也有關(guān)于復(fù)合型探測器的報道，例如日本消防研究所正在試制的復(fù)合探測器，是將溫感、煙感和一氧化碳氣敏元件進行組合的探測器；日本日探公司的復(fù)合探測器產(chǎn)品有紅外兩波段探測器及紅外紫外三波段火災(zāi)探測器，但這些探測器尚不能對火災(zāi)發(fā)生過程中的各種物理或化學(xué)現(xiàn)象進行綜合判別，尤其是這些探測器本身不具備自動定向滅火功能，必須借助于微型計算機的控制，成本相對昂貴。
本發(fā)明的目的在于，提供一種將紅外報警、可燃氣體煙霧報警和溫度報警組合在一起，并在火災(zāi)發(fā)生時能自動定向滅火的探測器。
本發(fā)明的目的由以下方式實現(xiàn)。
本發(fā)明的火災(zāi)探測器，包括有紅外探測器，氣體煙霧探測器和溫度探測器，從各個探測器輸出的信號經(jīng)信號預(yù)處理電路，信號判別電路及信號輸出報警電路，至聲、光信號裝置或自動滅火裝置；所述紅外傳感器設(shè)置在旋轉(zhuǎn)云臺上，其特征在于所述自動滅火裝置由角度傳感器、噴水系統(tǒng)、電磁閥及開關(guān)控制電路構(gòu)成，滅火用水噴頭設(shè)置在監(jiān)控現(xiàn)場的不同方位，用以控制每個水噴頭的電磁閥設(shè)置在所述云臺周圍的相應(yīng)方位處；所述角度傳感器包括由電位器構(gòu)成的分壓電路，在電位器的轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有一個從動齒輪，它和設(shè)置在云臺旋轉(zhuǎn)中心軸上的主動齒輪相嚙合。為了計算角度的方便，可將主動齒輪的齒數(shù)設(shè)計為從動齒輪齒數(shù)的整數(shù)倍。分壓電路的輸出端通過各個比較器和與門與相應(yīng)的電磁閥開關(guān)電路接通。當(dāng)未發(fā)現(xiàn)火災(zāi)信號時，云臺正常轉(zhuǎn)動，電位器也隨之轉(zhuǎn)動，其分壓電路輸出的電壓值隨云臺方位的不同而變化，即云臺的每一個方位都與分壓電路輸出的某一電壓值相對應(yīng)。當(dāng)被監(jiān)測的某區(qū)域發(fā)現(xiàn)火情時，紅外探測器輸出的電信號一方面控制聲光報警，另一方面控制云臺立即停止轉(zhuǎn)動，使電位器也隨之停止轉(zhuǎn)動，與此同時，設(shè)置在該方位上的電壓比較器和紅外探測器輸出端的比較器同時輸出高電平，使控制該方位電磁閥的開關(guān)電路導(dǎo)通，打開水噴頭噴水滅火?；鹎橄螅婆_自動恢復(fù)轉(zhuǎn)動。
所述信號判別電路包括單信號判別，二信號判別，三信號判別和四信號判別電路，單信號判別電路與現(xiàn)有技術(shù)中的單項判別報警電路類似，二信號判別、三信號判別、四信號判別的具體實現(xiàn)手段是在單個信號的比較器的輸出端增設(shè)“與”邏輯運算電路。不僅對火災(zāi)過程中出現(xiàn)的每一種物理或化學(xué)現(xiàn)象進行單獨檢測和報警，而且可以利用兩個以上信號的“與”邏輯運算，對同時出現(xiàn)兩種以上火災(zāi)現(xiàn)象進行檢測報警。各種運算結(jié)果即各個與門的輸出與達林頓同相驅(qū)動器接通，以驅(qū)動聲、光報警裝置。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將紅外傳感器、氣體煙務(wù)傳感器和溫度傳感器集合于一體，利用不同傳感器的互補性，能夠及時有效地捕捉四種火災(zāi)特征信息，并具有對火焰、煙霧、氣體、溫度四種檢測對象的組合判決功能，同時可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，不同的檢測目標(biāo)設(shè)置不同的報警閥值，從而保證整個檢測系統(tǒng)具有較低的火災(zāi)誤報率。尤其是，本發(fā)明利用角度傳感器，將云臺的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號，從而準(zhǔn)確地判別火災(zāi)的發(fā)生方位，并自動打開該方位上的水噴頭滅火，確保了被監(jiān)控現(xiàn)場的安全。
下面通過實施例附圖作進一步描述

圖1是自動定向滅火的復(fù)合式探測器的原理框圖。圖中，紅外探測器(1)、氣體、煙霧探測器(3)、溫度探測器(4)的輸出信號經(jīng)放大濾波或放大整形后，分別進入功能轉(zhuǎn)換電路(5)，該電路是一個手動控制的多路數(shù)據(jù)開關(guān)。它的四個開關(guān)位置分別對應(yīng)接通單對象判別電路(6)、二對象判別電路(7)、三對象判別電路(8)和四對象判別電路(9)。各種判別電路的輸出信號一方面進入報警輸出電路(10)，啟動聲光報警，另一方面經(jīng)過控制器(11)，使云臺(2)停止轉(zhuǎn)動。并利用安裝在云臺主軸上的齒輪(12)和電位器轉(zhuǎn)軸上齒輪的嚙合，將信號傳給電位器。所述控制器(11)是一個簡單的門控電路，它平時輸出低電平，只有當(dāng)發(fā)生火情時，判別電路給出特定信號時，它才輸出高電平，以控制切斷云臺的工作電源。
圖2是紅外探測器檢測報警電路的示意框圖。圖中，在紅外傳感器(15)的前方設(shè)有濾光片(13)，濾光片的作用是衰減可見光，以有效地接受火焰的紅外成份。在濾光片和紅外傳感器之間增設(shè)斬波器(14)，將紅外輻射轉(zhuǎn)換成交流信號，以便進行交流放大。紅外傳感器、濾光片及斬波器構(gòu)成紅外探測器，該紅外探測器設(shè)置在一個屏蔽金屬盒內(nèi)，然后整體固定在旋轉(zhuǎn)云臺上，紅外探測器將測得的信號送入放大濾波電路(16)。放大后再進入預(yù)處理電路。本實施例中，采用HN3202型旋轉(zhuǎn)云臺，它能帶動紅外探測器進行±170。的水平掃描或±15°的俯仰運動，使探測器有較大的掃描空間。
當(dāng)紅外探測器的監(jiān)測現(xiàn)場內(nèi)沒有出現(xiàn)火焰時，探測器的輸出為零，當(dāng)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)火焰，且火焰輪廓由小變大，使前后兩個時間內(nèi)的輻射增量超過一定值時，啟動判別及聲光報警電路工作。
圖3是氣體煙霧檢測報警電路的工作原理圖。圖中，探頭(17)選用國產(chǎn)QM-N5型氣敏元件，它對CH4、H2、C4H10等可燃氣體、有機液蒸汽、煙霧等有較高的靈敏度和響應(yīng)速度。當(dāng)可燃氣體或煙霧達到一定濃度時，QM-N5輸出端(18)的電壓升高，它與比較器(20)同相端的基準(zhǔn)電壓(19)進行比較，當(dāng)它高于基準(zhǔn)電壓時，比較器輸出低電平，觸發(fā)時基電路555(21)，使由555等組成的單穩(wěn)電路暫時輸出一高電平，通過射隨器(22)，啟動報警裝置(23)。與此同時，555內(nèi)部的放電管截止，由于電源的充電，使555的第6腳電位不斷升高，當(dāng)達到2/3Vcc時，555又回到穩(wěn)定狀態(tài)，蜂鳴器停止發(fā)聲。
圖4是溫度檢測報警電路的示意圖。該電路由溫度傳感器、基準(zhǔn)電壓源、比較器、時基電路及報警電路等組成。溫度傳感器是一個具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小。當(dāng)探測器所處位置的環(huán)境溫度高于某一設(shè)定值時，溫度傳感器輸出的電壓低于比較器反相端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出低電平，觸發(fā)時基電路，從而啟動報警電路工作。除了溫度傳感器和氣體煙霧傳感器有本質(zhì)差別之外，其余各部分的結(jié)構(gòu)及工作原理與上述氣體煙霧檢測器基本相同。
圖5是信號判別電路示意圖。所述信號判別電路由火焰輸入比較電路(24)、煙霧輸入比較電路(25)氣體輸入比較電路(26)、溫度輸入比較電路(27)四個單信號判別電路及二信號“與”運算、三信號“與”運算、四信號“與”運算和達林頓同相驅(qū)動器等電路組成。圖中，A點接圖2中放大濾波的輸出；B和C點接圖3時基電路輸出；D點接圖4中555時基輸出。單信號判別報警電路，即僅對火焰的紅外成分進行探測報警，或僅對煙霧實施探測等，也就是僅對火災(zāi)發(fā)生過程中出現(xiàn)的某一種物理或化學(xué)現(xiàn)象進行探測報警，其工作過程與現(xiàn)有技術(shù)中單項探測器類同，具體如圖2、圖3和圖4所示。二信號判別、三信號及四信號判別報警，即分別對火災(zāi)過程中出現(xiàn)的二種、三種和四種物理或化學(xué)現(xiàn)象實施探測報警。以探測現(xiàn)場同時出現(xiàn)煙霧和火焰為例，此時A端的火焰紅外輸入量大于比較器反相端的基準(zhǔn)電壓V1，比較器輸出高電平；同時若B端的煙霧輸入量大于比較器反相輸入端的基準(zhǔn)電平V2，該比較器也輸出高電平，這時二信號與門組中的1號與門輸出高電平，然后由達林頓同相驅(qū)動器(28)啟動聲光報警電路工作。三信號判別和四信號判別的工作原理與二信號判別情況類似。
圖6是自動定向滅火裝置實施例示意圖。該裝置由紅外探測器(1)、火焰紅外輸入比較器(24)、旋轉(zhuǎn)云臺(2)、固裝在云臺旋轉(zhuǎn)主軸上的主動齒輪(12)、及與之嚙合的固裝在電位器旋轉(zhuǎn)軸上的從動齒輪(29)、分壓電路(30)、水噴頭(37)、(38)、(39)等及用以控制水噴頭的電壓比較器、與門及電磁閥組成。在沒有出現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象的正常情況下，云臺帶動紅外探測器周期性作水平±170°的掃描監(jiān)測。同時固定在云臺旋轉(zhuǎn)軸上的主動齒輪(12)帶動從動齒輪(29)，使分壓電路中的電位器隨之轉(zhuǎn)動，分壓電路輸出的電壓值隨主動齒輪的轉(zhuǎn)動而變化，即主動齒輪轉(zhuǎn)動的每一個方位都與分壓電路輸出的某電壓值相對應(yīng)。這樣就把云臺四周布置的水噴頭的方位與分壓電路輸出的電壓值對應(yīng)起來。如當(dāng)紅外探測器發(fā)現(xiàn)在水噴頭(36)方向有明火且火焰不斷增大，紅外輸入量達到比較器反相輸入端的基準(zhǔn)值V0，該比較器輸出高電平，這個高電平一方面打開與門(34)，另一方面控制切斷云臺的工作電源使之停止轉(zhuǎn)動。此時分壓電路輸出的電壓正好等于比較器(31)的反相輸入端基準(zhǔn)值V1，該比較器也輸出高電平，從而使與門(34)輸出高電平，打開電磁閥(35)，啟動水噴頭(36)放水滅火，而比較器(32)、(33)等均輸出低電平，與門(42)、(41)等也輸出低電平，水噴頭(37)、(38)等均被關(guān)死。如果在水噴頭(37)方向發(fā)現(xiàn)火情，則只有比較器(32)和與門(42)輸出高電平，電磁閥(39)被打開，啟動水噴頭(37)放水滅火，等等。一旦火情被消除，比較器(24)輸出低電平，一方面封鎖與門(34)、(42)、(41)等，使水噴頭停止滅火；另一方面使云臺的工作電源自動復(fù)位，使云臺恢復(fù)轉(zhuǎn)動，進入掃描監(jiān)測狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種自動定向滅火的復(fù)合探測器，包括有紅外探測器、氣體/煙霧探測器和溫度探測器，從各個探測器輸出的信號經(jīng)信號預(yù)處理電路、信號判別電路及信號輸出報警電路，至聲、光信號裝置或自動滅火裝置；所述紅外探測器設(shè)置在旋轉(zhuǎn)云臺上，其特征在于，所述自動滅火裝置由角度傳感器、噴水系統(tǒng)、電磁閥及其開關(guān)控制電路構(gòu)成，滅火用水噴頭設(shè)置在監(jiān)控現(xiàn)場的不同方位，用以控制每個水噴頭的電磁閥設(shè)置在所述云臺周圍的相應(yīng)方位處；所述角度傳感器包括由電位器構(gòu)成的分壓電路。在電位器的轉(zhuǎn)軸上固設(shè)有一齒輪，它和固定在云臺中心軸上的主動齒輪相嚙合，分壓電路的輸出端通過各個與門和比較器與相應(yīng)的電磁閥開關(guān)電路接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)探測器，其特征在于，所述信號判別電路還包括有二信號判別、三信號判別和四信號判別電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)探測器，其特征在于所述設(shè)置在云臺主軸上的主動齒輪的齒數(shù)是電位器轉(zhuǎn)軸從動齒輪數(shù)的整數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測器，其特征在于所述的二信號判別，三信號判別和四信號判別電路是由單個信號的比較器及與其輸出端連接的“與”邏輯運算電路構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及火災(zāi)的自動監(jiān)測、報警、滅火裝置。它包括有紅外探測器氣體、煙霧探測器和溫度探測器,從各個探測器輸出的信號經(jīng)預(yù)處理電路、信號判別電路及信號輸出報警電路至聲、光信號裝置或自動滅火裝置,所述自動滅火裝置由角度傳感器、噴頭系統(tǒng)、電磁閥及開關(guān)控制電路構(gòu)成,該角度傳感器由電位器構(gòu)成的分壓電路和一對傳動齒輪構(gòu)成。本發(fā)明能同時對火焰、煙霧、氣體、溫度四種火災(zāi)特征信息綜合判別并能自動滅火,從而確保被監(jiān)控現(xiàn)場的安全。
文檔編號A62C37/36GK1170616SQ9611016
公開日1998年1月21日 申請日期1996年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月15日
發(fā)明者盧結(jié)成, 吳龍標(biāo) 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)