专利名称：用不同类型的火灾传感器确定火情的系统和方法
技术领域：
本发明涉及检测环境状态的系统和方法，特别是，本发明涉及为减少实际火情检测中的噪扰报警而将不同类型的火灾传感器组合在一起的系统和方法。
在发生火灾的情况下，火灾检测系统在向住宅和商业建筑中提供早期报警方面的有效性和重要性已经是被公认的。从响应火情和可能地撤离某些或所有相关建筑的观点来看，最好是尽可能早地检测火情。在Tice等人的美国专利No.4,916,432中说明了这样一种系统，该专利转让给了本申请的受让人，并在这里引入作为参考。
对及早检测要求的平衡是一种在如果可能的情况下减少或消除误报警或噪扰报警要求。这种误报警是因安装该报警系统的建筑中出现电或其它环境噪声而引起的。
因此，不同类型的烟雾检测器根据烟雾类型部分地进行响应。例如，电离型检测器对来自有焰火灾(flaming fires)烟雾的响应比光电型检测器的快。另一方面，光电型烟雾检测器对来自无焰火灾(smoldering fires)烟雾的响应更快。
另一个可影响噪扰报警次数的参数是检测器的灵敏度。具有高灵敏度的检测器比一套低灵敏度检测器更有可能产生噪扰报警。另一方面，在实际火灾出现时，高灵敏度设定的检测器具有比低灵敏度设定的检测器更快产生报警状态的优点。
因此，考虑到不同类型的潜在或实际火灾的特性，继续需要具有多种传感器的检测系统，以便减少噪扰报警，并仍能对发生的火情提供快速响应。最好以可与已知系统比较的成本制造和安装这样的系统。
一种多传感器检测系统包括用于检测诸如潜在或实际火情这类所选择的环境状态的第一类传感器，以及用于检测潜在或实际火情的第二类传感器。第一类传感器的输出与第二类传感器的输出组合以建立进入报警的延迟，从而实现减少误报警的主要优点。
第一类传感器的代表包括电离型传感器、温度传感器或类似传感器。第二类传感器的代表包括光电型传感器。
根据本发明的另一个方面，该装置可包括用于对两类传感器的输出进行处理的控制元件。例如，为建立延迟值，可对这些输出进行减法运算。在减法运算之前，可将每一类传感器的灵敏度参数与相应传感器的输出值组合。例如，每个传感器的输出值可被一个相应的灵敏度参数除。另外，可将传感器的每个输出升高到指数值，以便部分地提高较大的传感器输出值的效果。
根据本发明的再一个方面，可在当地处理传感器的输出，或可将传感器的输出发送到远端报警控制单元并在该远端报警控制单元对其进行处理。
下面将参考附图和所附说明讨论本发明的这些及其它方面和特性。
图1是根据本发明系统的总体方框图；图2是根据本发明一对检测器响应火灾的曲线图；图3是一对检测器响应不同火灾情况的曲线图；图4是作为各种参数的函数的延迟时间的曲线图；和图5是这些参数特定组合延迟的曲线图。
虽然可将本发明以不同结构和方法具体化，在附图中示出这些具体方案并将在这里详细描述，通过其具体实施例可以理解，该公开被认为是本发明原理的一个实例，而不应将本发明限定于所说明的具体实施例。
就图1而言，系统10与控制单元12结合。控制单元12包括可连接到诸如随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)16这样的存储器以及输入/输出电路18的可编程处理器14。存储器16可被用来存储控制程序以及与系统10有关的当前数据。
通信链路20在输入/输出电路18和多个火情检测器22之间提供双向通信。图1中说明通信链路20是多个导线电缆，应该理解，也可使用其它通信方式。
多个火情检测器22的元件可与单元12进行射频通信。另外，链路20被可作为双向光链路实施。链路20的确切结构不由本发明限定。
多个火情检测器22的元件包括第一类火情检测器，例如可以是电离型烟雾检测器26-1、26-2、...26-n。多个火情检测器22的元件也可以包括第二类火情检测器，例如光电型烟雾检测器28-1、28-2、...28-n。
可以理解，可将包括热检测器、水流检测器或类似检测器的其它形式火情检测结合到系统10，而不脱离本发明的精神和范围。
单元12还包括连接到处理器14的驱动电路18。驱动电路18依次连接到多个报警输出单元32，该报警输出单元32可以是用来指示火情出现的可见火灾报警指示频闪灯光或可听铃声、鸣笛或锣声。
可以理解，对于检测器26-1、28-1；26-2、28-2；...26-n、28-n，可将这样成对的检测器安装在一间公用房间内，或相互邻接隔开的房间中。
图2是一对检测器26-1和28-1对发生火情响应的曲线图。在程序处理器14接收和处理经由双向链路20连接的每个检测器26-1、28-1的输出。
在一种处理方式中，但本发明不限于该方式，表示检测器26-1、28-1所检测的烟雾密度的电信号在处理器14中的加法器或累加器中被加在一起。处理器14中的比较电路将该总数与图2中38所示的预存报警阈值电平比较。
当总数36超过存储在RAM或ROM存储器16中的预存阈值时，处理器14能够判明出现潜在的报警状态。然而，根据本发明，为减少误报警，该报警状态必须存在一定时间并且可被处理器14识别，该时间间隔考虑到的了每个检测器26-1、28-1的输出值和相关的灵敏度值。下面表述的等式1规定了如何确定延迟间隔。
在等式1中，可将光电型和电离型两种检测器的输出表示为报警阈值38的百分比形式。每个检测器的灵敏度SP、SI以一致的单位表示。K是如下所述的常数。
如果通过将检测器28-1的输出％ALP除以该单元的灵敏度SP所得结果与将检测器26-2的输出也除以相应检测器的灵敏度所得结果相减而将其组合，则形成一个与检测器输出成正比而与其灵敏度成反比的差。其中，检测器28-1可以是光电型检测器，检测器26-2可以是电离型检测器的。
根据图1的系统10，处理器14将该差值与常数K相乘，以建立延迟间隔。可从存储在RAM或ROM16中的多个常数中选择该常数。所选择的常数表明来自检测器26-1、28-1的两个输出中哪一个更大，如等式2中所说明的。
如果％ALP＞％ALI；K＝40(无焰火灾)如果％ALI＞％ALP；K＝20(有焰火灾)作为例子，在图2中，如果检测器26-1的输出相当于0.7单位，检测器28-1的输出相当于0.3单位，则其总数等于1.0单位，相当于报警电平38的值。在该实例中，处理器14确定该总数满足或超过报警电平38是否达到按上面的等式(1)确定的延迟间隔。
采用等式(1)，如果已经将电离型检测器26-1设定在相当于两个单位的灵敏度并且将光电型检测器28-1设定在相当于四个单位的灵敏度，由于检测器26-1的输出超过检测器28-1的输出，处理器14将采用等于20的常数得出如下面的等式(3)所说明的5.5秒延迟
与此不同，根据图2，如后面的等式(4)中所说明的，由于设定了一个0.5单位的更低的、不同灵敏度，使所确定的延迟相当于16秒
当处理器14确定来自检测器26-1、28-1的输出值的组合超过报警阈值电平38达到所确定延迟间隔时，系统10进入报警状态。在该实例中，报警指示器单元32经由驱动器电路18a供电，以提供可见和可听的报警状态指示器。
如将从上面的等式(1)至(4)所显而易见的，当检测器具有相对低等级的灵敏度时，所确定的时间延迟很短。当检测器被设定到相对高等级的灵敏度时，该时间延迟增加，两个检测器同时响应。
另一方面，如果一对检测器中仅有一个检测器，例如26-1检测到火情，而另一个检测器未检测到火情时，该延迟增加。例如，未产生大火种的有焰火灾可以导致比产生大火种的有焰火灾更长的延迟。同样，未产生小火种的无焰火灾将导致比实际上产生小火种的无焰火灾更长的延迟。
图3是系统10的输出曲线图，其中光电型检测器28-1产生的输出明显大于相关的电离型检测器26-1的输出。在该实例中，后面的等式(5)和(6)说明由处理器14根据与上面的讨论相同的两组不同灵敏度来确定相应的延迟间隔
应该理解，在上面指出的任何一个等式的差项为负的情况下，其值将被设定为零，以零延迟进入报警。
图4是说明延迟变化表现为火灾类型以及一对检测器26-1、28-1中的每个检测器灵敏度的函数的曲线图。图4的曲线图对应于下面的等式(7)，其中，一对检测器，例如26-1和28-1分别具有相同的灵敏度SD=(%ALP-%ALI)KS---(7)]]>K＝180如果％ALP＞％ALIK＝60如果％ALI＞％ALP图5是说明等式(7)的一种改进的曲线图，由下面表述的等式(8)表示D＝K/S (8)K＝180/S如果％ALP＞％ALIK＝60/S如果％ALI＞％ALP如上所述，取代形成一个差并用该差值确定延迟间隔的方式，如等式(4)，依据该对检测器26-1、28-1中的哪一个正在产生较大的输出信号来选择两个延迟值之一。这种情况下，对于给定灵敏度S的两个检测器，该延迟间隔仅依据两个检测器中的哪一个正在产生较大输出值而采用两个值之一。通过改变如图5所示的两个检测器的公共灵敏度值可改变延迟间隔的幅度。
通过增加每种类型的检测器的输出值可改变等式(1)，以便对如下面的等式所说明的预定指数提供改进特性，((%ALP2)SP-(%ALI2)SI)K=D---(9)]]>通过将来自相关传感器的每个输出值增加到指数值，％ALP2和％AL和％ALI2每项的幅度将减小为较小值。这样可导致依据来自各类传感器的信号的相对数值更迅速地增加延迟，即为按照等式(1)确定延迟的情况。可以理解，可采用其它指数值。另外，该指数值不限于整数。
可以理解，可将检测器对26-1、28-1设置在一个公共房间中，但并非必须如此。这种情况下，如果需要，可将处理电路14结合到该公共房间，并且该检测器对可执行上述处理。在这种实施方案中，检测器对26-1，28-1可作为独立单元工作。另外，检测器对可经由链路20与远端处理器，例如依次控制火灾报警指示器30通电的处理器14通信。
如前面指出的，可以使用各种火灾检测器而不超出本发明的精神和范围。其它检测器的例子包括但不限于热、红外或气体检测器。
从上述说明中可以看出，在不超出本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行多种改进和修改。应该理解，这里所说明的具体装置并不意味着或应该推论出是对本发明的限定。其意图当然是由所附权利要求覆盖所有落入该权利要求范围内的这类改进。
权利要求
1.一个响应指示潜在火情的第一和第二种不同的环境状态的至少一种而产生报警的系统，包括至少一个第一类传感器，用于产生与表示可能出现火灾的环境状态相对应的第一信号；至少一个第二类传感器，用于产生与表示可能出现火灾的环境状态相对应的第二信号；一个连接到所述传感器的控制电路，其中所述电路包括处理电路，其中所述处理电路组合所述信号，以便产生用于延迟该系统发出报警的间隔。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理电路包括用于形成所述信号之间差值的电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理电路包括一个运算单元，用于形成一个与所述信号的幅度成比例的差值。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述处理电路通过一个相关的传感器参数调节每个所述信号的幅度。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述处理电路包括用于通过与所述相应传感器相关的参数调节每个所述信号幅度的装置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述调节装置包括一个存储单元，用于存储每个所述传感器的灵敏度参数。
7.根据权利要求1所述的系统，其中每个所述传感器被安装在一个房间内。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述传感器被安装在一个公共房间内。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述传感器被链接到所述控制电路。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制电路包括报警发生电路，其中所述处理电路连接到所述报警发生电路，并且其中由所述报警发生电路产生一个报警状态指示器，而来自所述传感器的所述信号经所述间隔后指示报警状态。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制电路远离所述传感器，其中所述系统包括一通信链路，其中所述传感器经由所述链路与所述控制电路双向通信。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制电路包括一个存储元件，用于存储所述传感器的灵敏度参数值，并且其中所述处理电路响应所述信号值以及所述参数值建立一个报警延迟间隔。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述延迟与所述灵敏度参数值成反比。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述延迟与所述信号的所述值成正比。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一类传感器包括一个光电型烟雾传感器。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一类传感器包括一个电离型烟雾传感器。
17.根据权利要求10所述的系统，包括一个连接到所述发生电路的报警输出设备，用于响应所述报警状态指示器产生至少一个音频报警输出。
18.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一类传感器包括一个热检测器。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路进一步包括将所述信号加在一起以产生一个总数的电路，和一个比较器，用于将所述总数与一个参考值比较，以确定报警状态的出现，其中在可产生报警之前所述报警状态必须出现至少达所述间隔。
20.一种在具有多个环境状态检测器的火灾检测系统中减少误报警的方法，该方法包括提供第一类的第一检测器；提供第二类的第一检测器；提供一个报警输出设备，用于至少产生可听的火灾指示；将该检测器定位在被监视区域；使用该检测器探测该区域中有关环境状态的第一种和第二种火灾；从每个检测器产生一个输出，其中每个相应的输出表示相应的、所探测的环境状态；使这些输出可用在所选择的地点；通过以第一方式组合这些输出而对该输出进行处理，以便响应所探测的环境状态产生一个报警延迟参数；以第二方式将这些输出组合在一起，以产生火情指示器；将该火情指示器与至少一个阈值比较，以确定火情存在；和响应被确定火情的存在，至少以与延迟参数同样长的时间周期向输出设备供电。
21.根据权利要求20所述的方法，其中包括在所选择的地点提供电路，用于通过将一个输出与另一个输出相减而以第一方式组合这些输出。
22.根据权利要求20所述的方法，其中包括通过将这些输出加在一起而以第二方式组合这些输出。
23.根据权利要求20所述的方法，其中包括在以第一方式组合这些输出前，将这些输出增加到指数值。
全文摘要
采用不同类型火灾传感器的输出的火灾报警系统通过减法运算组合这些输出,以便建立延迟间隔,在该延迟期间一个或两个传感器的输出值必须超过预定阈值,以使该系统进入报警状态。在一个输出减去另一个输出之前,可将每个输出增加到一个预定的指数值,以强调较大的传感器输出值的影响。当两种类型的火灾传感器正在分别产生表示火情的输出时,所算出的延迟相对较短。在仅两个传感器之一在产生表示火情的输出的情况下,所算出的延迟较长,以防止误报警。
文档编号G08B17/06GK1194420SQ96105388
公开日1998年9月30日 申请日期1996年6月7日 优先权日1996年6月7日
发明者李·D·泰斯 申请人:彼特威公司