改进的引燃源探测系统及相关的方法

专利名称：改进的引燃源探测系统及相关的方法
技术领域：
本发明涉及引燃源探测(ignition-source detection)和预防的系统。 更具体地，本发明涉及探测容器中的潜在引燃源和开放式材料处理系统 (open materials handling system)。
背景技术：
当在关闭的容器内发现引燃源，例如火花、余烬、热处理材料或加 热金属的小块时，可能导致火灾或爆炸。例如，粉尘爆炸和火灾在各种 行业中相对普遍。为了引起这样的爆炸，引燃源产生分散在容器中以爆 炸的燃料，如细粉尘颗粒。粉尘爆炸可能出现在各种容器中，包括集尘 器、空气过滤器、气动运输机、输送管、管道和通常在工业场所中遇到 的其它封闭空间。
引燃源可由例如出现在火灾或爆炸地点处的工业或制造工艺产生。 研磨、切割、焊接操作和静电放电连同很多其它操作可导致能够在容器 中引燃悬浮颗粒的火花或余烬。
8引燃源可由材料处理系统例如运输机产生，材料处理系统可能对大气中移动的松散材料是封闭的或开放的，这些松散材料可能包含从一个工艺到储存点的热材料。
传统引燃源探测系统一般使用连接到中央控制单元的一个或多个探测器，而中央控制单元位于例如制造设备的控制室中。控制单元一般连接到一个或多个阀或另一安全机构如转换阀，所述一个或多个阀用于控制水、二氧化碳、旨在防止引燃的另一流体的释放。
传统引燃源探测系统一般使用组合的控制器和监控器，硬线从每个探测器和喷嘴(或其它设备)延伸回到该组合单元。这样的系统具有关于它们可支持多少引燃源探测活动的应用的有限容量。经常地，包括在传统引燃源探测硬件中的有限数量的连接点限制了将引燃源探测点添加到工艺的能力。当这出现时，组合的控制器和监控器必须用较大容量的单元或分离的独立系统代替。无论什么方式，组合的控制器和监控器都限制了灵活性。 一般，传统引燃源探测系统被限制在4个和16个探测和熄灭点之间。
延伸将探测器连接到控制单元所必需的电线(wire)很昂贵。而且，电磁辐射、温度差异和其它因素可能危害控制单元和附属传感器以及喷嘴之间的通信。因此，需要测试和维护电线以确保引燃源探测系统的正确运行。这样的传统系统所必需的电线安装、测试和维护起来昂贵。
传统引燃源探测系统的控制单元依赖于机械或固态继电器来识别和对抗容器中的引燃源。改变或定制这样的控制单元需要给其组成部件重新接线。因此，传统引燃源探测系统的严格的电子设计阻碍了定制，并导致增加的费用和减小的应用灵活性。
在传统引燃源探测系统中，控制单元布置在远离被监控的容器的位置。 一般，控制单元驻留在气候控制的位置，以防止暴露给波动的温度和多尘条件。例如，传统引燃源探测系统一般需要使组合的控制器和监控器处于低危险水平多尘环境例如ATEX Zone 22、 Class 2 Division 2或未定级的环境(unrated environment)中。
一般，单一组合的控制器和监控器连接到传统引燃源探测系统。这迫使所有的控制和监控活动发生在一般位于远离被监控的容器的一个位置上。
在水用于防止引燃的寒冷气候中，传统引燃源探测系统包括伴热电
路(heat tracing circuit),以确保水不结冰。这样的伴热电路一般使用电来产生必要的热。按照惯例，引燃源探测系统不监控电供应到这样的伴热电路。
包括在传统引燃源探测系统中的探测器不能够响应于所观察的红外辐射来产生直接数字信号。因此，这样的探测器输出模拟信号或需要模数转换器来与数字控制系统通信。模拟信号可响应于所探测的辐射水平而输出可变电压或电流。模拟信号接着必须被控制器解析，以确定适当的系统响应。
传统引燃源探测系统中的探测器一般不配置成探测火焰。替代地，传统系统只集中于探测火花和余烬。火焰探测在历史上以不同于火花和余烬探测的方式被处理。到传统引燃源探测系统探测火焰以及火花和余烬的程度，它们包括用于探测火焰和用于探测其它引燃源的分离的探测器。
传统探测器不允许灵敏性调节。它们需要在安装之前进行校准，或根本不能被调节。在使用或安装之前、之后或期间允许灵敏性调节是所希望的。
提供用于增强传统引燃源探测系统以克服上述限制的系统和方法是所希望的。

发明内容
符合本公开的一个实施方式的系统提供了一种包括电子处理器和探测器的引燃源探测系统。该引燃源探测系统的探测器探测容器中的辐射。电子处理器定位在极接近于容器和探测器之处。
根据另一实施方式，安装引燃源探测系统的方法包括将电子处理器定位在极接近于容器之处。探测器安装在容器上。探测器配置成探测容器中的辐射。电子处理器和探测器通过专用线连接。在另一实施方式中，引燃源探测系统包括用于探测辐射的探测器和用于控制引燃源探测系统的电子处理器。根据该实施方式，电子处理器
和探测器设计成位于ATEX Zone 21或Class 2 Division 1位置。
根据进一步的实施方式，响应于引燃源的方法包括探测容器中的辐射源及向电子处理器发送数字信号。电子处理器定位在极接近于容器之处。该方法包括将信号从电子处理器发送到阀及驱动阀以通过喷嘴释放流体。
在又一实施方式中，测试引燃源探测系统的方法包括从发光二极管(LED)产生第一测试信号。LED与探测器结合成一体。该方法还包括在探测器探测第一测试信号，向处理器发送第二信号，以及忽略第二信
号
应理解，前述一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和解释性的，而不是对被要求权利的发明的限制。
合并在本说明书中并组成说明书的一部分的附图示出了符合本发明以及描述的一些实施方式，用于解释本发明的原理。


图1是根据示例性实施方式的引燃源探测系统的示意图。
图2是根据示例性实施方式的两个引燃源探测系统的示意图。
图3是安装根据示例性实施方式的引燃源探测系统的方法的流程图。
图4是用在根据示例性实施方式的引燃源探测系统中的电子处理器的透视图。
图5是安装在容器上的探测器的图示，该探测器用在引燃源探测系统的示例性实施方式中。
图6是配置成安装在容器远侧的探测器的透视图，该探测器用在引燃源探测系统的示例性实施方式中。
图7是适合于用在引燃源探测系统的示例性实施方式中的电子处理器的键盘的图示。
具体实施例方式
现将详细参考符合本发明的示例性实施方式，其实施例由附图示出。图1示出示例性引燃源探测系统100。图1示出的引燃源探测系统
包括电子处理器IO、第一探测器21、第二探测器22、喷嘴30和阀31。探测器21、 22直接安装在包含颗粒P的容器C上。电子处理器10也可连接到监控器60、可听警报器51和可视警报器52。虽然在图1中只示出两个探测器2K 22，但系统的其它实施方式可包括任何适当数量的探测器。在引燃源探测系统100包括两个或多个探测器21、 22的实施方式中，每个探测器可作为独立的模块操作。在该实施方式中，如果引燃源探测器21或22中的一个出故障，则该故障不影响系统100中的其它引燃源探测器。
虽然在图1中，探测器21和22被示为在通常圆形输送管上彼此相对，但在其它实施方式中，它们可安装成不是在直径方向彼此相对。在一个实施方式中，探测器21和22可安装成沿着容器C的轴彼此相距大约20厘米/8英寸。在另一实施方式中，探测器21和22可安装在容器C的半径上，所述半径在两个探测器21、 22之间有大约160度的小角，以便最大化容器C中颗粒P的灵敏性。
在引燃源探测系统100的操作期间，电子处理器IO将信号发送到包括探测器21和22的其它系统部件，并从这些部件接收信号。在一个实施方式中，电子处理器可向探测器21、 22提供电功率。在另一实施方式中，探测器21和22中的任一个或两个可对几种工作模式中的每个发送不同的信号。工作模式可包括(1)正常工作模式，(2)系统故障，(3)被识别的辐射源，以及(4)被识别的引燃源。系统故障可包括无功率状态或断路状态。
如果探测器21或22中的任一个或两个探测到符合引燃源的辐射，则探测器21、 22中的任一个或两个可对处理器10做出识别出现了危险事件的决策，并可相应地给电子处理器IO发送信号。在一个实施方式中，电子处理器10不处理原始的光电响应数据或简单的模拟信号以解析是否出现了危险事件；更确切地，专有地在一个或多个探测器21、 22做出是否出现了危险事件的决策。在一个实施方式中，在探测器21或22中的任一个或两个探测到符合引燃源的辐射之前，探测器21或22中的任一个或两个向电子处理器10发送信号。在探测器21或22中的任一个或两个探测到符合引燃源的辐射之后，第二信号可被发送到电子处理器10。
电子处理器IO可接收该第一或第二信号，并根据其程序编制釆取适当的行动。如果所探测的辐射超过一个或多个探测器21、 22所确定的预定水平，则电子处理器10可执行下列行动中的一个或多个发送使阀31打开的信号；发送使容器C中的流转向到不危险的位置的信号，其中引燃源的存在可能是可接受的；启动关闭过程以切断流F和/或气流的供应；启云力无行动或熄灭设备；启动抑爆系统(explosion suppression system);记录探测事件的时间和日期戳；向监控器60发送警报信号；使可听警报器51发出警告声音；以及启动可视警报器52。根据探测器21、 22所探测的辐射的波长、自从探测到最后一个可能的引燃源以来的时间以及其它因素，电子处理器IO可只引起上面提到的响应中的一些。
在另一实施方式中，电子处理器10可在一电压处向探测器21和22提供功率，该电压以短暂和正常控制的时间间隔在高电压和低电压之间被调制。在正常工作条件期间，处理器10可接收具有正常调制的电压且不采取行动。当探测器21或22中的任一个或两个探测到辐射时，探测器21或22中的任一个或两个可做出修改高电压或低电压的持续时间的决策。电子处理器IO可配置成将该修改解析为指示辐射源的存在。在另一实施方式中，高电压或低电压的持续时间可延长相应于辐射源被探测到的一段时间的时间。根据该实施方式，电子处理器10可配置成只在阈值时间量内探测辐射源时响应于被探测的辐射源。在又一实施方式中，调制电压可采取通常方波的形式。根据该实施方式，可最小化高电压和低电压之间的时间量。以通常方波的形式提供调制电压的实施方式可允许电子处理器10响应于辐射的探测而做出较快的决策。
电子处理器IO可将这些电压修改解释为輻射探测事件。作为响应，电子处理器10执行下列行动中的一个或多个发送使阀31打开的信号；
13发送使容器C中的流转到不危险的位置的信号，其中引燃源的存在可能 是可接受的；启动关闭过程以切断流F和/或气流的供应；启动无活动或 熄灭设备；启动抑爆系统；记录探测事件的时间和日期戳；向监控器60 发送警报信号；使可听警报器51发出警告声音；及启动可视警报器52。 根据探测器21、 22探测的辐射的波长、自从探测到最后一个可能的引燃 源以来的时间及其它因素，电子处理器IO可只引起上面提到的响应中的
一些o
在电子处理器10配置成用信号通知阀31打开的实施方式中，喷嘴 30可在流F的方向上放置在探测器21、 22的下游。喷嘴30和探测器21、 22之间的距离可取决于系统的响应时间，而响应时间为辐射源的探测和 喷射S之间的时间，喷射S通过阀31的打开而被释放，在容器C的整个 横截面上被建立。根据系统的一个实施方式，响应时间在160毫秒和250 毫秒之间。在供水压力为100psi/7bar的一个实施方式中， 一米40英寸 直径的输送管在从辅射源的探测开始的200毫秒内被喷射保护。在供水 压力为100psi/7bar的另一实施方式中， 一米40英寸直径的输送管在从 辐射源的探测开始的180毫秒内被喷射保护。在供水压力为100psi〃bar 的又一实施方式中， 一米40英寸直径的输送管在从辐射源的探测开始的 160毫秒内被喷射保护。
打开阀31允许储存在储蓄器40内的流体通过喷嘴31 ，在容器C内 部形成喷射S。当被喷射到容器C中时，称为"骤冷介质(quenching medium)"的流体防止引燃。传统系统一般使用水或二氧化碳作为骤冷介 质；然而，任何适当的骤冷介质可用于系统的实施方式。
供应线34将储蓄器40连接到阀31，以将所储存的流体输送到喷嘴 30。在一个实施方式中，截止阔32和过滤器33位于储蓄器40和喷嘴30 之间。在一些系统中，单个组件包括喷嘴30、阀31、过滤器33和截止 阀32。储蓄器40可包括配置成维持期望的骤冷介质数量和供应线34内 的压力的泵41。当骤冷介质为水时，引燃源探测系统100也可监控设计 成防止在寒冷气候中结冰的伴热电路42。
容器C可为任何容器或封闭空间，例如集尘器、空气过滤器、气动运输机、输送管、管道等。颗粒P可包括来自工业或农业应用例如金属 处理、木材加工、制造工艺或储粮的粉尘。在一些应用中，颗粒P可通 过容器C在流动方向F上移动。
如上所述，可以按使探测器能够探测到容器C内任何可能的引燃源
所释放的辐射的方式，将探测器21、 22安装在容器C上。
引燃源探测系统100也可应用于开方式处理系统，例如探测器21、 22安装成测量越过其视野移动的松散材料的流的输送机。
在一个实施方式中，每个探测器21、 22可通过探测器适配器23连 接到容器C的外部，探测器适配器23将容器C的外部与容器C的内部 分开。根据图5所示的实施方式，每个探测器21、 22位于具有探测器适 配器23的容器C的外部上。在该实施方式中，探测器适配器23与环24 和螺帽25保持在适当的位置。然而，可使用连接探测器适配器的任何适 当的方法。在一些情况下，可能希望使探测器21、 22位于容器C的表面 的远侧。因此，在图6所示的一个实施方式中，系统可包括通过光学纤 维27连接探测器适配器23和远侧探测器21或22的两个光学纤维适配 器26。适配器23可包括由蓝宝石玻璃或其它抗划伤且光学透明的材料制 成的窗(未示出)。这些窗确保没有一个颗粒P逸出容器C，同时给探测 器21、 22提供容器C的内部的清楚的视图。在一个实施方式中，探测器 21和22可被定级为使用在电危险区中，且窗为探测器21、 22提供安全 屏障。在另一实施方式中，使用左旋和右旋螺纹安装这些适配器。使用 右旋和左旋螺钉避免了一个螺纹连接的不注意的松开，同时尽力固定另 一个。最后，上面安装有探测器21、 22的适配器可包括整体的空气净化 槽(未示出)，以将积聚的颗粒从窗的处理侧除掉。
在一个实施方式中，探测器21、 22可被推入配合在适当的位置，从 而允许被损坏的探测器的简单的连续更换，同时引燃源探测系统100保 持起作用。以这种方式，探测器的更换不中断颗粒P通过容器C的流动， 因为下层适配器维持容器C的密封。在另一实施方式中，可通过使用卫 生的法兰和夹紧装置来安装探测器21、 22。
探测器21、 22可放置在黑暗环境中或日光环境中。如果放置在日光中，每个探测器21、 22可包括过滤器或消除日间辐射的其它装置，日间
辐射否则将使探测器出错。探测器21、 22可配置成放置在粉尘危险环境 中，例如用南美电子代码(NorthAmerican electrical code)规定的"ATEX Zone 21"或"ATEX Zone 22"，或"Class 2 Division l，，或"Class 2 Division 2"
环境。探测器21、 22可以可选地配置成放置在气体危险环境中，例如 NEC class CI Dl 、 NEC class CI D2、 ATEX Zone 1或ATEX Zone 2。
在使用或安装之前、之后或期间，可针对灵敏性来调节探测器21、 22。此能力允许待校准的探测器21、 22探测通常在传统引燃源探测系统 中不可见但仍然能够引燃颗粒P的低温热材料。探测器21、 22在探测到 预选波长的辐射时输出直接数字信号。根据系统的一个实施方式，探测 器21、 22可配置成探测光谱的红外部分中的辐射。另一实施方式可包括 配置成探测紫外辐射、温度、气体特征和运动的探测器，气体特征包括 气体成分、氧浓度、 一氧化碳浓度和危险示踪气体的含量。在一些配置 中，探测器21、 22可能探测在两个或多个不同的波长范围内的辐射。为 探测器21、 22选择的范围可以但不必重叠。
在一个实施方式中，每个探测器21、 22可从发光二极管(LED)发 射周期性的测试信号，该发光二极管对探测器可为整体的。通过发射该 测试信号，探测器21、 22允许引燃源探测系统100执行光学和检测电路 检査。在一个实施方式中，LED在非常短的时间内发射光，该时间小于 发光颗粒经过容器C中的探测器的时间。电子处理器忽略该测试信号， 确保没有流体从喷嘴30释放。因此，该自我测试不影响系统的功效。在 探测器21和22具有重叠的视野的实施方式中，重叠确保一个探测器可 继续监控容器，而另一个执行光学和检测电路检查。
电子处理器10可包括键盘11、指示灯12和包括多个切换开关(dip switch) 16的连接端子15。在一个实施方式中，电子处理器10可为微处 理器，其确保当探测器21、 22探测到危险事件时进行快速决策。
连接端子15可将电子处理器10连接到包括在引燃源探测系统100 中的其它部件。特别地，连接端子.15可接受延伸到探测器21、 22、阀 31、可听警报器51和可视警报器52的专用电线。在一个实施方式中，
16数据电缆将连接端子15与监控器60连接，以允许使用通信总线。如果 需要，这些部件中的任何一个可从基于电线的通信协议转换到利用通信
总线的基于电缆的通信协议。此外，监控器60和电子处理器IO之间的 通信可为无线的。在另一实施方式中，连接端子15可连接到中央控制系 统例如DCS，从而允许远程监控系统100。不管基于电线、基于电缆还 是无线的，监控器60和电子处理器10之间的通信都可采取分立的数字 消息、模拟数据或数字和模拟数据的组合的形式。
在一个实施方式中，电子处理器10被现场安装。换句话说，电子处 理器10可位于极接近于容器C、探测器21、 22、阀31和喷嘴30之处。 在一个实施方式中，电子处理器IO可安装在与容器C、探测器21、 22、 阀31和喷嘴30相同的危险环境中。相同的危险环境可为被分类为以下 环境ATEX Zone 21或ATEX Zone 22; ATEX Zone 1或ATEX Zone 2; 或NEC class C2D1 、 NEC class C2D2 、 NEC class C1D1或NEC class C1D2 。 在另一实施方式中，电子处理器10可安装在容器c上或与容器c相邻。
此极接近将引燃源探测系统100与一般包括在中央安装的控制系统的传 统系统区分开。将电子处理器10安装在极接近于其它系统部件之处提供
了在部件之间接线的最短距离，减小了其被切割或损坏的风险。最小化
引燃源探测系统100的部件之间的电线的长度也通过使用较少的材料并
使安装容易而减小了安装成本。
探测器21、 22、閥31、可听警报器51和可视警报器52可通过连接 端子15全部连接到电子处理器10。通过在连接端子15上设置切换开关 6，用户可按需要配置电子处理器10。切换开关提供配置电子处理器的 相对简单的方法，使引燃源探测系统100的使用减少了对用户的负担。 在一个实施方式中，切换开关16的使用可避免系统100连接到膝上型计 算机、PC或配置电子处理器10的逻辑的其它外部设备的需要。如图4 所示，切换开关16和连接端子15可被密封在封闭的端板17之后的电子 处理器10的壳体内。被这样封闭的连接端子15可通过端板17上的电线 连接18来连接到外部部件。
键盘11和指示灯12允许用户在本地监控电子处理器10的操作。本地监控可允许对危险条件的探测作出较快的现场用户响应。在一个实施 方式中，键盘ll可包括操作控制的象形图和警报状态通知。使用象形图 可消除可能随着书面显示而产生的任何语言障碍。键盘可具有对至少下 列功能的状态的指示器引燃源探测/熄灭激活、引燃源指示器状态、流 体供应状态、主电源状态、备用电源状态；以及喷嘴伴热(如果配备) 的状态。
在某些实施方式中，指示灯12可包括发光二极管(LED)。使用该 配置，可使用颜色编码(绿-"OK"/红-"警报")来使操作人员容易理解。 虽然在图1中示出单个指示灯12，但一些实施方式可包括作为键盘11的 一部分或分离地布置在电子处理器IO上的多个指示灯。在图7所示的实 施方式中，例如，键盘11包括配置成指示下列项的多个LED 86:是否 对多个探测器81中的任何一个触发警报、主电源状态82、备用电源状态 83、水供应状态84和伴热状态85。此外，键盘11可包括配置成指示是 否在多个探测器81的任何一个中探测到故障的多个LED87。
当电子处理器用作唯一的系统监控器时，电子处理器IO的本地监控 可能是特别希望有的。因此， 一个实施方式提供简单的用户接口，以在 键盘11上接受用户输入。在一个实施方式中，用户输入通过两个开关88 和89来完成。第一开关88可用于在任何时间手工测试系统，并可用于 在启动或系统状态警报被校正之后重置系统。第二开关89可用于使警报 静音或取消警报。在另一实施方式中，开关88和89是键盘11的用户接 口上仅有的开关。
为了减少与现场安装相关的成本，电子处理器10可具有紧凑的外 形。而且，电子处理器10可具有模块化设计，从而允许它管理多个探测 器21、 22和多个喷嘴30。在某些实施方式中，可能只需要一个电子处理 器10来支持单个或多个应用点。
当引燃源被探测到时，电子处理器10可用于触发各种措施。图l示 出包括喷嘴30的系统，喷嘴30释放用于停止引燃的流体。然而，除了 这样的喷嘴30以外或代替喷嘴30，电子处理器IO可控制转换阀、防火 统、关闭过程或快速关闭阀。探测器21和22可配置成探测火焰以及其它引燃源，例如火花和余 烬。如果是这种情况，探测器21、 22可配置成将直接数字信号输出到设 备或系统，而不是电子处理器10。可选地，电子处理器10可从探测器 21或22中的一个或两个接收数字信号，确定探测器己探测了火焰，并将 直接数字信号发送到另一系统、处理器或设备。然而如果需要，火焰的 探测可通过引燃源探测系统100本身产生响应，而不包括额外的设备或 系统。
特别是，电子处理器10可包括微处理器，从而确保快速响应时间并 允许用户定制引燃源探测系统100。通过重新给电子处理器IO编程，例
如用户可设置期望的结果、警报设定点和其它参数。程序设计可通过键
盘11和/或切换开关16实现，或可能需要电子处理器10的重新编程来给 某些键盘11和切换开关16指定新功能。
与引燃源探测系统100不同，传统引燃源探测系统中的控制单元依 赖于机械或固态继电器来处理从探测器接收的信号。包括在传统控制单 元中的严格的电子设计严重地限制了改变或定制系统操作的能力。实际 上，传统系统通过其进行操作的改变逻辑需要调节或更换其所包括的继 电器。然而在引燃源探测系统100中，电子处理器10可以不配置有继电 器。因此，引燃源探测系统的供应商可容易修改电子处理器IO操作的方 式，且用户可容易修改引燃源探测系统100操作的方式。
与探测器21、 22—样，电子处理器10可配置成安装在粉尘危险环 境例如"ATEX Zone 21"或"NEC class 2 Division l"环境中。这允许电子处 理器10安装在极接近于引燃源探测系统100的其它部件之处，从而降低 了无意识的信号中断的机会并减少了安装成本。另一方面，传统引燃源 探测系统一般需要组合的控制器和监控器处于低危险水平粉尘环境例如 "ATEX Zone 22"、 "NEC class 2 Division 2"或未定级的环境中。
在操作期间，电子处理器10可包括可编程的二级警报结构。特别地， 电子处理器10可在每次探测到可能的引燃源时在电子处理器发起本地警 报。然而，如果电子处理器10探测到一系列引燃源，它可发起本地警报 和过程关闭电路。电子处理器10的可编程性允许用户针对被监控的该过程或应用细调该二级警报，以避免不必要的关闭。在系统的一个实施方 式中，二级警报可被细调，以包括时间阈值一如果在时间阈值的持续时 间内继续探测到引燃源，则将触发二级警报。
如果引燃源探测系统100包括独立供电的伴热电路42，则电子处理 器IO可监控伴热电路的电的流动。在寒冷气候中使用的引燃源探测系统 一般包括伴热电路，且如果使用喷水系统，则还包括绝热体以防止结冰。 这样的伴热系统包括具有相对高电阻的电线，而电线配置成在电通过其 流动时产生热。通过将伴热系统的电线缠绕在携带水的部件周围，伴热
系统可防止水结冰。电子处理器10可配置成如果伴热系统41丧失电功
率就产生警报。
在一个实施方式中，电子处理器10包括整体的备用电源，从而使引 燃源探测系统100能够充分运行。以这种方式，暂时的电源故障将不产 生对火灾或爆炸的脆弱性。根据图4所示的一个实施方式，整体的备用 电源可包括电池(未示出)。电池座13保持电池，而电池座板14将电池 和电池座13固定在控制单元壳体10内。
阀13可响应于从电子处理器IO接收的电子信号而打开和关闭。在 一个实施方式中，阀13可为快速动作电磁阀，从而允许在探测到引燃源 之后非常快得释放流体。
图2示出在网络中连接在一起的两个相同的引燃源探测系统100、 200。每个引燃源探测系统100、 200包括电子处理器10、探测器21和 22、喷嘴30以及阀31。两个引燃源探测系统100、 200共享公共监控器 60、可听警报器51和可视警报器52。数据电缆70、 71、 72和73将引燃 源探测系统IOO、 200连接到这些部件。
虽然引燃源探测系统100、 200彼此通信，但每个作为独立的单元在 系统级操作。如果引燃源探测系统100、 200中的一个出故障，该故障不 影响网络上的引燃源探测系统。对于每个引燃源探测系统100、 200，可 在该系统的电子处理器10而不是在中央控制器做出所有的系统决策。
在一个实施方式中，通信总线例如CAN总线接口连接允许每个电子 处理器10与其它引燃源探测系统和/或中央监控器通信，如图2所示。
20CAN总线是"免费软件"通信协议，但其它专有协议可合并到引燃源探测
系统100、 200中。
使用通信总线允许单个数据电缆70将引燃源探测系统100、 200连 接在一起。虽然图2只示出两个引燃源探测系统100、 200，但用户可自 行添加额外的系统。
通信总线允许单个中央监控器60通过单个数据电缆71与全部连接 的引燃源探测系统100、 200通信。当额外的引燃源探测系统被添加时， 中央监控器60可自动探测它们。用户接着输入新添加的引燃源探测系统 的地址，从而允许监控器60显示关于新添加的系统的信息。监控器60 可提供包括下列项的信息可视警报器和故障指示、数据和电流状态的 输出、以及菜单引导的操作。此外，监控器60可提供允许取消电子处理 器10的警报条件的接口。监控器60也可产生系统事件的数据记录或通 过调制解调器连接提供远程警报。
与使用组合的控制器和监控器的传统引燃源探测系统不同，其中硬 线从每个探测器和喷嘴(或其它设备)延伸回到该组合单元，图2所示 的配置包括多个电子处理器10。这些电子处理器10中的每个都使用总线 系统连接到外部或远程监控器60。该配置避免了复杂性、费用和多电线 的危险。
传统引燃源探测系统一般依赖于具有少量连接点的中央控制器，从 而限制了将期望的引燃源探测点添加到容器或过程的能力。使用通过通 信总线连接的多个独立的引燃源探测系统，例如引燃源探测系统100、 200，避免了这个问题。如图2所示，多个引燃源探测系统可连接到监控 器60，从而按需要添加探测点。在一些配置中，超过1000的单独的引燃 源探测系统可向监控器60报告。而且，如果需要，可将额外的远程监控 器添加到相同的总线链接。
多个监控器可连接到相同的多个系统数据电缆。如果需要，使用多 个监控器使用户能够访问在不同位置处的系统信息。用户可能例如希望 访问在接近和远离被监控的容器的位置处的系统信息。使用多个监控器 允许这样的配置。
21可选地，使用轴辐式配置(hub-and-spoke configuration)可实现中央 监控。在这样的配置中，中央监控器直接连接到多个引燃源探测系统。 每个引燃源探测系统都具有将其与中央监控器连接的其自己的专用通信 电缆。
图3示出安装引燃源探测系统的示例性方法。该方法包括步骤将 电子处理器定位在极接近于容器之处；将探测器安装在容器上或附近； 将喷嘴安装在容器上；将用于控制流体到喷嘴的流量的阀安装到容器上； 以及通过专用通信电缆连接电子处理器、探测器和阀。
步骤510包括将电子处理器定位在极接近于容器之处。如上讨论的， 将电子处理器安装在极接近于引燃源探测系统将监控的容器之处减少了 完成系统所必需的电线和电缆的数量。这又降低了成本并增强了系统可 靠性。因此，步骤510还可包括将电子处理器定位在最小化处理器、探 测器和阀之间的距离的位置。在一些方法中，电子处理器物理地安装在 容器上，进一步限制了所需的连接电线的需要。
安装歩骤510可包括将电子处理器安装在粉尘危险环境中。在这样 的方法中，电子处理器特别配置成在粉尘危险环境中操作。这可能需要 特定的测试和设计决策。
安装步骤510可进一步包括设置布置在电子处理器上的切换开关， 以配置引燃源探测系统。设置切换开关可按用户所期望的方式对引燃源 探测系统编程。例如，用户可设置切换开关，以调节将触发警报的辐射 的波长，或在产生关闭警报之前改变系统的灵敏性，或识别系统100中 起作用的探测器的数量。
可合并计时器以允许关于所释放的灭火介质的数量、触发系统警报 器所需要的辐射观察的持续时间、或在探测之后且在释放灭火介质之前 应经过的时间来调整系统。
方法500的下一步骤一步骤520包括将探测器安装在容器上。容器 可再次位于粉尘危险环境中，需要选择或设计足够耐用的探测器来抵抗 本地环境。步骤520还可包括配置探测器来探测在预定的波长范围内的 辐射。接着，在步骤530中，本方法要求将喷嘴安装在容器上。喷嘴可配 置成将流体喷射到容器中。流体可为水、二氧化碳或用于防止微粒物质 引燃或熄灭在引燃之后产生的火焰的另一流体。
步骤540包括将用于控制流体到喷嘴的流量的阀安装在容器上。阀
可被选择成响应于从电子处理器接收的电子信号。
最后，步骤550包括通过专用通信电缆连接电子处理器、探测器和 阀。在一个实施方式中，在这些部件之间的通信电缆的总长度被最小化。
方法500还可包括通过专用通信电缆将监控器连接到电子处理器的 步骤，监控器离容器很远。在一个实施方式中，可使用通信总线进行连 接，如结合上面提到的引燃源探测系统描述的。这允许用户在远离容器 的距离处监控引燃源的探测。用户也可通过通信总线将电子处理器连接 到第二电子处理器。
对本领域技术人员很明显，在上面解释的示例性装置和方法中可进 行各种更改和变化，而不偏离本公开的范围或实质。
从说明书的考虑和这里所公开的系统的实践中，符合本公开的其它 实施方式对本领域技术人员很明显。意图是说明书和实施例被认为仅仅 是示例性的，本公开的真正范围和实质由下面的权利要求所指示。
权利要求
1.一种引燃源探测系统，包括电子处理器，其配置成控制所述引燃源探测系统；以及至少一个探测器，其配置成探测容器中的辐射，所述电子处理器位于极接近于所述容器和所述探测器之处。
2. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，进一步包括至少一个喷嘴，其配置成释放流体；以及至少一个阀，其配置成响应于从所述电子处理器接收的信号而控制所述流体到所述喷嘴的流量。
3. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中装在所述容器上。
4. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中够被编程。
5. 如权利要求l所述的引燃源探测系统，其中包括机械或固态继电器。
6. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中括用于配置所述引燃源探测系统的切换开关。
7. 如权利要求l所述的引燃源探测系统，其中括通信总线。
8. 如权利要求7所述的引燃源探测系统，其中所述引燃源探测系统是第一引燃源探测系统；且所述第一引燃源探测系统的电子处理器通过所述通信总线与远程监控器进行通信。
9. 如权利要求8所述的引燃源探测系统，其中，所述远程监控器配置成执行下列功能中的至少一个指示所述电子处理器的状态、取消所述电子处理器的警报条件，以及记录所述电子处理器产生的数据。
10. 如权利要求8所述的引燃源探测系统，其中，多个引燃源探测系统与所述远程监控器进行通信，所述监控器配置成显示来自所述引燃，所述电子处理器安，所述电子处理器能，所述电子处理器不，所述电子处理器包，所述电子处理器包源探测系统中的一个或全部的信息。
11. 如权利要求8所述的引燃源探测系统，其中，所述监控器通过第一专用电缆与所述第一引燃源探测系统的所述电子处理器进行通信，而没有介于其间的部件；且所述监控器通过所述第一专用电缆与第二引燃源探测系统的电子处理器进行通信。
12. 如权利要求8所述的引燃源探测系统，其中，所述第一引燃源探测系统的所述电子处理器通过专用电缆与第二引燃源探测系统的电子处理器进行通信，而没有介于其间的部件。
13. 如权利要求2所述的引燃源探测系统，其中所述容器具有上游部分和下游部分；所述至少一个探测器位于所述容器的所述上游部分；且所述至少一个喷嘴位于所述容器的所述下游部分。
14. 如权利要求l所述的引燃源探测系统，进一步包括键盘，其安装在所述电子处理器上。
15. 如权利要求14所述的引燃源探测系统，其中所述键盘包括第一开关和第二开关；所述第一开关配置成发起所述系统的测试或重置；且所述第二开关配置成使所述系统触发的警报静音或取消所述警报。
16. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器进一步配置成探测火焰。
17. 如权利要求15所述的引燃源探测系统，进一步包括配置成熄灭火焰的设备。
18. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，容器中的辐射是红外辐射或紫外辐射之一。
19. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成探测温度、气体特征和运动中的至少一个。
20. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述电子处理器配置成布置在危险环境中。
21. 如权利要求20所述的引燃源探测系统，其中，所述危险环境被定义为下列项之一ATEX Zone 21或ATEX Zone 22; ATEX Zone 1或ATEX Zone 2;或NEC class C2D1 、 NEC class C2D2、 NEC class C1D1或NEC class CID2。
22. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器能够在使用或安装之前、之后或期间针对灵敏性而被调节。
23. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成探测低温热材料所释放的辐射。
24. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器是第一探测器，且所述引燃源探测系统进一步包括第二探测器。
25. 如权利要求24所述的引燃源探测系统，其中所述第一探测器配置成探测具有第一波长范围的辐射；所述第二探测器配置成探测具有第二波长范围的辐射；且所述第一波长范围和第二波长范围是不同的。
26. 如权利要求25所述的引燃源探测系统，其中，所述第一波长范围和第二波长范围交叠。
27. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成在探测到辐射之后输出直接数字信号。
28. 如权利要求27所述的引燃源探测系统，其中，所述直接数字信号是第一数字信号，且所述至少一个探测器配置成在探测到辐射之前输出第二数字信号。
29. 如权利要求28所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成在探测到系统故障之后输出第三数字信号。
30. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成输出调制电压，所述调制电压具有高电压和低电压。
31. 如权利要求30所述的引燃源探测系统，其中所述高电压具有第一持续时间；所述低电压具有第二持续时间；且所述至少一个探测器配置成当在所述容器中探测到辐射时延长所述第一持续时间或所述第二持续时间。
32. 如权利要求31所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器进一步配置成使所述第一持续时间或所述第二持续时间延长相应于在所述容器中辐射被探测到的 一段时间的时间。
33. 如权利要求32所述的引燃源探测系统，其中，所述调制电压采取通常方波的形式。
34. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，进一步包括伴热电路。
35. 如权利要求34所述的引燃源探测系统，其中所述电子处理器配置成监控所述伴热电路；且所述电子处理器配置成如果所述伴热电路停止接收电就产生警报。
36. 如权利要求l所述的引燃源探测系统，进一步包括初级电源；以及次级电源，其中所述次级电源独立于所述初级电源。
37. 如权利要求36所述的引燃源探测系统，其中，所述次级电源是连接到所述电子处理器的电池。
38. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，进一步包括配置成产生测试信号的发光二极管(LED)。
39. 如权利要求38所述的引燃源探测系统，其中，所述发光二极管(LED)是所述探测器的部分。
40. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述至少一个探测器配置成对正常系统工作条件、系统中断条件和引燃源识别条件中的每个发射不同的数字信号。
41. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述系统具有在160毫秒和250毫秒的范围内的响应时间。
42. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述系统具有160毫秒或更少的响应时间。
43. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述系统具有180毫秒或更少的响应时间。
44. 如权利要求1所述的引燃源探测系统，其中，所述系统具有200毫秒或更少的响应时间。
45. —种安装引燃源探测系统的方法，包括将电子处理器定位在极接近于容器之处；将探测器安装在所述容器上，所述探测器配置成探测容器中的辐射;以及通过专用电线连接所述电子处理器和探测器。
46. 如权利要求45所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括:将喷嘴安装在所述容器上；将用于控制流体到所述喷嘴的流量的阀安装到所述容器上；以及通过专用电线连接所述电子处理器、探测器和阀。
47. 如权利要求46所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括:将所述电子处理器安装在所述容器上。
48. 如权利要求46所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括:将所述电子处理器安装在粉尘危险环境中。
49. 如权利要求46所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括-设置布置在所述电子处理器上的切换开关，以配置引燃源探测系统。
50. 如权利要求46所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括:配置所述探测器，以探测在预定的波长范围内的辐射。
51. 如权利要求46所述的安装引燃源探测系统的方法，进一步包括:通过专用通信电缆将监控器连接到所述电子处理器，所述监控器离所述容器远。
52. —种引燃源探测系统，包括电子处理器，其用于控制所述引燃源探测系统；以及探测器，其用于探测辐射，其中所述电子处理器和探测器设计成位于ATEX Zone 21或NEC Class 2，Division 1位置。
53. —种响应于引燃源的方法，包括探测容器中的辐射源；向电子处理器发送数字信号，所述电子处理器位于极接近于所述容器之处；将信号从所述电子处理器发送到阀；以及驱动所述阀以通过喷嘴释放流体。
54. 如权利要求53所述的响应于引燃源的方法，进一步包括 通过远程监控器监控所述电子处理器的状态。
55. —种测试引燃源探测系统的方法，包括从发光二极管(LED)产生第一测试信号，所述发光二极管与探测 器结合成一体；在探测器探测所述第一测试信号； 向处理器发送第二信号；以及 忽略所述第二信号。
全文摘要
一种在容器和开放式材料处理系统中的引燃源探测和预防系统。本系统包括位于极接近于探测器、喷嘴和阀之处的电子处理器。电子处理器可配置成放置在粉尘危险环境中。探测器可配置成探测辐射和/或火焰。也公开了相关的方法，包括响应于引燃源的方法、安装引燃源探测系统的方法以及测试引燃源探测系统的方法。
文档编号G08B17/00GK101663693SQ200880004662
公开日2010年3月3日 申请日期2008年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者杰夫·布拉齐尔, 波夫尔·汉森 申请人:Bs&B安全系统有限公司