專利名稱：光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，它對建筑物中因發(fā)生火災(zāi)而引起的周圍溫度上升敏感，從而能自動(dòng)確認(rèn)是否發(fā)生火災(zāi)。
眾所周知，如果將火災(zāi)傳感器用在布滿灰塵或蒸汽的繪畫室、灰塵收集間、廚房或開水間，則必須將火災(zāi)傳感器設(shè)計(jì)成防塵、防水或防滴的。當(dāng)在電池間或電鍍工廠等有腐蝕的環(huán)境中使用光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)時(shí)，一般將其光纖用不銹鋼、銅或鋁制成的金屬管保護(hù)起來。光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)就其本身性質(zhì)來說是防爆的，并且不載電流。于是這種火災(zāi)傳感器系統(tǒng)可以安全地用在油料或天然氣儲(chǔ)備工廠。
通常使用兩種不同的傳感器系統(tǒng)。其中一種如圖7所示，使用一個(gè)專用型控制盤和多條從控制盤伸向不同監(jiān)測地N1，N2…Nn的火災(zāi)檢測線T1，T2…Tn?；馂?zāi)檢測線T1，T2…Tn的每一個(gè)在其監(jiān)測地都有多個(gè)開/關(guān)型傳感器K。傳感器K對周圍溫度上升、煙的出現(xiàn)以及其它預(yù)示火災(zāi)發(fā)生的物理變化敏感，這樣當(dāng)變化超過預(yù)定值時(shí)，就發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。
火災(zāi)傳感器系統(tǒng)能夠確定哪一個(gè)火災(zāi)檢測線T檢測到火災(zāi)，但無法確定哪一個(gè)傳感器K檢測到火災(zāi)，這樣就防礙了對火災(zāi)的快速定位?；馂?zāi)檢測線的條數(shù)隨著監(jiān)測地的增加而增加，這樣對于一個(gè)有許多小的監(jiān)測地的建筑物來說，火災(zāi)檢測線很有可能增加到從經(jīng)濟(jì)角度看已無法安裝的程度。
另一種試圖解決上述問題的火災(zāi)傳感器系統(tǒng)如圖8所示使用了一個(gè)記錄型控制盤R和一條多路傳送型火災(zāi)檢測線T，該火災(zāi)檢測線T有多個(gè)分支線延伸到相應(yīng)的監(jiān)測地N1，N2…Nn，每一監(jiān)測地都有通過相關(guān)地址分配發(fā)送器S與分支線相連的開/并型傳感器K。地址分配發(fā)送器S能夠給火警信號(hào)分配一個(gè)給定的地址，于是就可以根據(jù)火警信號(hào)的地址確定火災(zāi)發(fā)生地?？梢砸恢笔褂媚M傳感器來監(jiān)視和檢測周圍溫度的非正常上升、煙的出現(xiàn)或其它預(yù)示火災(zāi)的變化。
這種火災(zāi)檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能對火災(zāi)的出現(xiàn)立即進(jìn)行定位，并且能將其廣泛地安裝在建筑物中，從而幾乎能對建筑物中每個(gè)地方的火災(zāi)進(jìn)行定位，并且所花成本沒有圖7所示的火災(zāi)檢測系統(tǒng)那么高。
記錄型控制盤R與傳感器K都需要有傳送控制單元和相關(guān)電路，因此整個(gè)系統(tǒng)的操作非常復(fù)雜。當(dāng)把這樣一種火災(zāi)檢測系統(tǒng)安裝在一個(gè)其許多火災(zāi)監(jiān)測點(diǎn)具有不同環(huán)境的大樓里時(shí)，則必須為許多火災(zāi)監(jiān)測點(diǎn)分配大量不同類型的傳感器，因此會(huì)增加電源與信號(hào)線的數(shù)量。從這點(diǎn)來看，在一大樓安裝火災(zāi)傳感器系統(tǒng)受經(jīng)濟(jì)因素的限制，并且其維護(hù)工作與維護(hù)費(fèi)用會(huì)增加到令人無法容忍的地步。
眾所周知，存在兩種不同類型的傳感器點(diǎn)檢測型傳感器和分布檢測型傳感器。前者的缺點(diǎn)在于如果火災(zāi)發(fā)生地不是放置檢測器的所在地就可能延誤對火災(zāi)的檢測。而后者能夠?qū)ο鄬Υ蟮姆秶M(jìn)行火災(zāi)檢測，但正因?yàn)槿绱怂艧o法確定火災(zāi)發(fā)生地。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不需要單獨(dú)檢測器的光纖火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，它還允許有選擇地使用點(diǎn)檢測和分布檢測以滿足不同環(huán)境和不同監(jiān)測地的需要，并且能夠立即確定在一個(gè)很大的大樓里的火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的和其它目的，根據(jù)本發(fā)明的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)包括穿過監(jiān)測地的細(xì)長的光纖傳感器；用于按脈沖形式產(chǎn)生細(xì)光束的裝置，其目的是將光學(xué)脈沖序列引導(dǎo)到細(xì)長光纖傳感器的入口端；用于接收細(xì)長光纖傳感器中反向傳播的光的裝置，其目的是檢測反向散射光并根據(jù)光學(xué)時(shí)疇反射測量方法借助于時(shí)間確定從產(chǎn)生反向散射光的地方到光纖傳感器入口端的距離；用于根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定監(jiān)測地溫度的裝置，其目的是提供有關(guān)監(jiān)測地溫度的信息；用于存儲(chǔ)為所選監(jiān)測點(diǎn)設(shè)定的決第值的數(shù)據(jù)表裝置，其中所述決策值隨著監(jiān)測點(diǎn)所使用的“計(jì)算機(jī)模擬”的溫度檢測傳感器的不同而有所變化；用于根據(jù)決策值判定監(jiān)測地是否發(fā)生火災(zāi)的裝置。
在工作過程中，按脈沖形式產(chǎn)生諸如激光束的細(xì)光束。將激光束脈沖序列引導(dǎo)到伸向監(jiān)測地的細(xì)長光纖中。當(dāng)激光束脈沖在光纖中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向散射光。當(dāng)接收到反向散射光時(shí)，就可以根據(jù)光學(xué)時(shí)疇反射測量方法通過時(shí)間來確定從產(chǎn)生反向散射光的地方開始的反向散射光已經(jīng)傳播了多長的距離，并且檢測斯托克斯與反斯托克斯線，然后計(jì)算其比率。根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定溫度。在這之后根據(jù)反向散射光從其發(fā)源地開始已經(jīng)經(jīng)過距離判斷它是哪一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的溫度。還根據(jù)數(shù)據(jù)表判斷使用了哪一類型的“計(jì)算機(jī)模擬”溫度檢測傳感器。具體地說，就是根據(jù)一個(gè)已被確定為是反向散射光發(fā)源地的監(jiān)測點(diǎn)來做出所需的判定。最后將確定的溫度與特定類型溫度檢測傳感器的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)做比較，并做出是否發(fā)生火災(zāi)的判斷。以上這種方案不需要每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都有實(shí)際的用于火災(zāi)檢測的傳感器。
上述方案的優(yōu)點(diǎn)在于能夠根據(jù)監(jiān)測地中有關(guān)判定溫度的信息判斷整個(gè)火災(zāi)傳感器系統(tǒng)是否正?；蛘呤欠裉幱诎踩珷顟B(tài)。
從以下根據(jù)本發(fā)明的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)的描述中可以更好地理解本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)。參照的附圖是

圖1用圖解法表示了根據(jù)本發(fā)明的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)；圖2用圖解法表示了火災(zāi)傳感器系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)；圖3表示于伸向建筑物的光纖傳感器線的例子；圖4表示了對哪個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)做出判斷的決策方案；圖5是表示如何確定哪個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)的流程圖；圖6a、6b和6c表示在開水間、地下停車廠和烹調(diào)間中溫度隨時(shí)間變化的情況，表示對哪個(gè)地方的人們發(fā)出火警并通知發(fā)生火災(zāi)；圖7用圖解方式表示一個(gè)傳統(tǒng)的火災(zāi)傳感器系統(tǒng)；和圖8用圖解方式表示另一個(gè)傳統(tǒng)的火災(zāi)傳感器系統(tǒng)。
參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)使用穿過監(jiān)測地“L”的光纖傳感器線1。光纖由芯和包層組成，并且芯和包層是由不同折射率的石英制成。如圖3所示，光纖維傳感器線1穿過大樓地下室的電氣控制間EL、機(jī)器間ML、開水間BL和停車場MP，它還穿過大樓一層的警衛(wèi)室GL、儲(chǔ)藏室SL、辦公室OL、烹調(diào)間KL和餐廳DL。使用一般的光纖即可，例如使用由50微米的芯和125微米包層組成的多模式分級(jí)指數(shù)型(GI)光纖。圖3中圓圈內(nèi)的數(shù)字表示從光纖束入口端到此地的距離。
圖2表示了火災(zāi)傳感器系統(tǒng)的主要部件2的結(jié)構(gòu)。脈沖驅(qū)動(dòng)器21(例如激光設(shè)備)對脈沖寬度為ΔT0的采樣觸發(fā)信號(hào)敏感，從而產(chǎn)生脈沖式激光束。經(jīng)過包含頻譜儀的光學(xué)控制器22將脈沖式激光束引導(dǎo)到光纖線1的光束入口端。當(dāng)脈沖式激光束在光纖線上傳播時(shí)，同時(shí)會(huì)一直產(chǎn)生反向散射的光，并且按給定采樣速率(ΔT0)接收反向散射的光以檢測該反向散射光。在數(shù)據(jù)處理器24中根據(jù)距光纖束入口端的距離確定產(chǎn)生所接收的反向散射光的地點(diǎn)，可以根據(jù)反向散射光到達(dá)光纖束入口端所需時(shí)間來確定距離。可以根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定監(jiān)測點(diǎn)的溫度。光學(xué)控制22中的光學(xué)濾波器把斯托克斯線與反斯托克斯線從反向散射光中分離出來，以將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號(hào)。在數(shù)據(jù)處理器24中對這些電信號(hào)進(jìn)行處理，并首先根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定溫度，接著與存儲(chǔ)在相關(guān)溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元25中的先前溫度做比較來確定溫度上升率。然后將這樣確定的溫度與溫度上升率存儲(chǔ)在溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元25中。診斷單元26根據(jù)已確定的監(jiān)測點(diǎn)溫度判斷整個(gè)系統(tǒng)是否正?；蚴欠裉幱诎踩珷顟B(tài)。
決策單元29根據(jù)數(shù)據(jù)表27判斷產(chǎn)生所測溫度的地方使用了哪種類型的溫度檢測，并且判斷是否需要發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。
數(shù)據(jù)表27包含的數(shù)據(jù)與三方面內(nèi)容有關(guān)第一，與光纖線束入口端到反向散射光發(fā)源地的距離有關(guān)的溫度檢測地的標(biāo)識(shí)符；第二，在監(jiān)測地的選擇點(diǎn)中使用的固定的溫度檢測型和上升率溫度檢測型傳感器模擬值；第三，為監(jiān)測地的選擇點(diǎn)設(shè)定的決策值，其中所述決策值與在此地使用的模擬傳感器的類型有關(guān)。下面的監(jiān)測區(qū)域數(shù)據(jù)表“A”更具體地表示出如何根據(jù)最近與最遠(yuǎn)距離表示監(jiān)測地1、2、3和4，即地下室、地下停車場、一層的走廓和一層的餐廳。決策數(shù)據(jù)表“B”表示固定溫度檢測型和上升率溫度檢測型傳感器的模擬值與表示監(jiān)測室的特定距離之間的關(guān)系，以及這種傳感器的模擬值與用于發(fā)出火災(zāi)警報(bào)和通知發(fā)生火災(zāi)的決策值之間的關(guān)系。具體地說，只有地下開水間BL使用了固定溫度檢測計(jì)算機(jī)模擬值來檢測高于預(yù)定值的周圍溫度的上升，而其它地方如EL、ML、MP、GL、SL、OL、KL和DL都使用了上升率溫度檢測計(jì)算機(jī)模擬值來檢測高于預(yù)定值的周圍溫度上升率。
借助于數(shù)值設(shè)定單元28可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定決策數(shù)據(jù)表B中用于發(fā)出火災(zāi)警報(bào)和通知發(fā)生火災(zāi)的決策值，以使它們滿足周圍熱環(huán)境或伸向房間的光纖線上選擇點(diǎn)的需要。
監(jiān)測地?cái)?shù)據(jù)表“A”
決策數(shù)據(jù)表“B”
<p>如圖4所示，決策單元29包括溫度信息存儲(chǔ)設(shè)備30，用于儲(chǔ)存從溫度存儲(chǔ)單元25中檢索出來的溫度數(shù)據(jù)；溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31，帶有從數(shù)據(jù)表27中檢索出來的數(shù)據(jù)表“A”和數(shù)據(jù)表“B”；比較器32，用于將溫度數(shù)據(jù)(即溫度與溫度上升率)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；和火災(zāi)信息存儲(chǔ)設(shè)備33，用于儲(chǔ)存由比較結(jié)果產(chǎn)生的火災(zāi)信息。決策單元29和診斷單元26與顯示接口單元34相連，以用音頻或視頻的方式提供火警或發(fā)生火災(zāi)的信息，并在檢測到不正常情況時(shí)，將異常狀態(tài)通知給值班人員。
圖5描述了光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)的工作流程。
首先，將數(shù)據(jù)表“A”的第一行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟S50)，然后，確定溫度信息存儲(chǔ)設(shè)備30中的溫度數(shù)據(jù)是來自監(jiān)測地1(或地下室)的溫度數(shù)據(jù)。接著將數(shù)據(jù)表“B”中相應(yīng)行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟S51)以查出溫度數(shù)據(jù)發(fā)源地是“38米遠(yuǎn)的開水間BL”，并查出在那使用的溫度檢測傳感器模擬值屬于固定類型的。于是，將所識(shí)別的溫度T與比較器32中的決策值Ts(＝90)相比較(參見圖6a；步驟S52)。如果T≥Ts，就設(shè)備“發(fā)生火災(zāi)”標(biāo)志。如果T＜Ts，則將數(shù)據(jù)表“B”復(fù)位(步驟S53)，并且再將在那使用的溫度檢測傳感器模擬確定為固定類型的。然后將所識(shí)別的溫度T與比較器32中的決策值Tq(＝80)相比較(步驟S54)。如果T≥Tq就設(shè)置“火災(zāi)警報(bào)”標(biāo)志。如果T＜Tq，按如下所述對后續(xù)監(jiān)測地重復(fù)上述過程。
將數(shù)據(jù)表“A”的第二行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟S55)，然后，確定溫度信息存儲(chǔ)設(shè)備30中的溫度數(shù)據(jù)是來自監(jiān)測地2(或地下停車場)的溫度數(shù)據(jù)。接著將數(shù)據(jù)表“B”中相應(yīng)行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟S56)以查出溫度數(shù)據(jù)發(fā)源地是“55米遠(yuǎn)的地下停車場”，并查出在那使用的溫度檢測傳感器模擬值是上升率類型的。然后確定所識(shí)別的溫度T與存儲(chǔ)在溫度信息存儲(chǔ)設(shè)備30中的先前溫度的差值ΔT，并將差值ΔT與比較器32中的決策值ΔTs(＝7.5)相比較(參見圖6B；步驟S57)。如果ΔT≥ΔTs，就設(shè)置“發(fā)生火災(zāi)”標(biāo)志。如果ΔT＜ΔTs，則將數(shù)據(jù)表“B”復(fù)位(步驟S58)，并且再次將在那使用的溫度監(jiān)測傳感器模擬值確定為上升率類型。然后，將識(shí)別的溫度上升率與比較器32中的決策值ΔTq(＝5)作比較(步驟S59)。如果ΔT≥ΔTq，就設(shè)置“火災(zāi)警報(bào)”標(biāo)志。否則，如果ΔT＜ΔTq，則對后續(xù)監(jiān)測地重復(fù)上述過程。
將數(shù)據(jù)表“A”的第三行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟60)，然后，確定溫度信息存儲(chǔ)設(shè)備30中的溫度數(shù)據(jù)是來自監(jiān)測地4(或餐廳)。接著將數(shù)據(jù)表“B”中相應(yīng)行從數(shù)據(jù)表27中送到溫度基準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備31(步驟61)以查出溫度數(shù)據(jù)發(fā)源地是“130米遠(yuǎn)的餐廳”，并查出在那使用溫度檢測傳感器模擬值屬于上升率類型的。然后確定所識(shí)別溫度T1q與先前溫度的差值ΔT1q，并將差值ΔT1q與比較器32中的決策值ΔT1s(＝60)相比較(參見圖6c，步驟S62)。如果ΔT1q≥ΔT1s，就設(shè)置“發(fā)生火災(zāi)”標(biāo)志。如果ΔT1q＜ΔT1s，則將數(shù)據(jù)表“B”復(fù)位(步驟S63)，并且再將在那使用的溫度監(jiān)測傳感器模擬值確定為上升率類型。然后，將識(shí)別的溫度上升率ΔT1與比較器32中的決策值ΔT1q(＝7.5)作比較(步驟S64)。如果ΔT1≥ΔT1q就設(shè)置“火災(zāi)警報(bào)”標(biāo)志。否則，如果ΔT1＜ΔT1q，則對后續(xù)監(jiān)測地重復(fù)上述過程。
對整個(gè)光纖傳感器線重復(fù)上述過程，逐個(gè)訪問監(jiān)測點(diǎn)。在對所有監(jiān)測點(diǎn)做出決策之后，如果有火警和/或發(fā)生火災(zāi)信息，就通過顯示接口單元34顯示信息(步驟65)。
在上述光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)中只使用了單個(gè)光纖線?？梢詫ζ溥M(jìn)行修改，例如使用多條光纖線，并給光纖控制22加上光纖開關(guān)裝置，于是能逐個(gè)開關(guān)光纖線。
權(quán)利要求
1.一種光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)包括穿過監(jiān)測地的細(xì)長光纖傳感器；用于按脈沖形式產(chǎn)生細(xì)光束的裝置，以把光纖脈沖序列引導(dǎo)到細(xì)和光纖傳感器的入口端；用于接收細(xì)長光纖傳感器中反向傳播光的裝置，以檢測反向散射光并根據(jù)光學(xué)時(shí)疇反射測量方法按照時(shí)間確定從反向散射光發(fā)源地到光纖入口端的距離；用于根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定監(jiān)測地溫度的裝置，以提供監(jiān)測地的溫度信息；用于存儲(chǔ)針對監(jiān)測地選擇點(diǎn)設(shè)置的決策值的數(shù)據(jù)表裝置，所述決策值隨著監(jiān)測點(diǎn)所使用的“計(jì)算機(jī)模擬”溫度檢測傳感器不同而有所變化；用于根據(jù)決策表確定在哪個(gè)監(jiān)測地是否發(fā)火災(zāi)的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，其中所述“計(jì)算機(jī)模擬”溫度檢測傳感器是上升率類型和固定溫度型的，所述上升率型傳感器對工作在給定常數(shù)之上的周圍溫度上升率敏感，而所述固定溫度型傳感器對工作在給定常數(shù)之上溫度的上升敏感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，其中所述決策值與監(jiān)測地中選擇點(diǎn)的周圍環(huán)境有關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，其中所述決策值與監(jiān)測地上選擇點(diǎn)的周圍環(huán)境有關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的光纖型火災(zāi)傳感器系統(tǒng)，其中還進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)測地的與溫度有關(guān)信息確定整個(gè)火災(zāi)傳感系統(tǒng)是否正?；蛱幱诎踩珷顟B(tài)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖型傳感器系統(tǒng)，包括穿過監(jiān)測地的細(xì)長光纖傳感器線；用于產(chǎn)生激光脈沖序列，并將其引導(dǎo)到光纖傳感器線入口端的裝置；用于接收來自每個(gè)監(jiān)測地的反向散射光的裝置，以根據(jù)光學(xué)時(shí)疇反射測量方法按照時(shí)間確定從光纖入口端到監(jiān)測點(diǎn)的距離；用于根據(jù)反斯托克斯線與斯托克斯線的比率確定監(jiān)測點(diǎn)溫度的裝置；用于存儲(chǔ)針對監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置的決策值的數(shù)據(jù)表裝置；以及用于根據(jù)決策值確定監(jiān)測點(diǎn)是否發(fā)生火災(zāi)的裝置。
文檔編號(hào)G08B17/103GK1138694SQ9610393
公開日1996年12月25日 申請日期1996年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月14日
發(fā)明者惠宏敏, 小山昌二 申請人:亞馬托普羅泰克株式會(huì)社