一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法

专利名称：一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法
技术领域：
本发明涉及一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法，该火灾探测器含有两条同类型或不同类型的线型温度感知元件，所述两条线型温度感知元件输出到电信号测量装置的电参数信号不等效。电信号测量装置将两个不等效的电参数信号进行融合并根据融合结果进行火灾报警(即差温、定温或差定温报警)。
背景技术：
在现有技术中，常用的线型定温、差温或差定温火灾探测器是一种用途广泛的线型火灾探测器，其主要特点是使用了一条感温电缆(空气管或缆式NTC型感温电缆或缆式热电偶型感温电缆)。附

图1显示了传统的缆式线型火灾探测器的结构，探测器由三部分组成感温电缆(温度感知元件)100；电信号测量装置(转换盒)200；终端盒300。终端盒用于检测感温电缆的短路及断路故障(在某些情况下也可以取消)；电信号测量装置(也称转换盒)用于测量感温电缆两个端子之间的电阻、电压、电流或其它电参数。附图2显示了传统的空气管线型火灾探测器的结构，探测器由三部分组成空气管(温度感知元件)101；电信号测量装置201；压力一电信号转换器400。线型火灾探测器的感温电缆或空气管是一个线型温度感知元件，当其中的某一段受热时，与电信号测量装置相接的两个端子之间的电参数(电阻、电压、电流、电容或其它电参数)的值发生变化，电信号测量装置根据测得的上述温度感知元件的电参数大小及随时间的变化率分别进行定温及差温报警，而电参数的大小取决于四个因素即温度感知元件所处的环境温度Ti；温度感知元件的使用长度Lm；温度感知元件的受热部分的长度L；温度感知元件的受热部分的温度T。在温度感知元件所处的环境温度Ti、温度感知元件的使用长度Lm一定的情况下，电信号测量装置测得的上述温度感知元件的电参数大小取决于温度感知元件的受热长度L和受热部分的温度T。而在实际的火灾中和实验室条件下的测试试验中，温度感知元件的受热部分的温度和长度均发生变化。显然，上述的测得的电参数的大小及变化率并不能完全反映温度感知元件受热部分的温度的大小和温度的变化率的大小。根据线型火灾探测器的技术标准，一个合格的线型火灾探测器必须通过一定试验条件下的动作试验和不动作试验的两项检测，而合格与不合格的判定主要依据温度感知元件的受热部分的温度T这一单一参数进行。可见，现有技术中的采用单一温度感知元件的线型火灾探测器无法准确的测定温度感知元件受热部分的温度T的大小和温度的变化率T’的大小，因而无法在火灾情况下进行准确报警，也很难通过根据线型火灾探测器的技术标准对线型火灾探测器进行的动作试验和不动作试验的两项测试。因此，需要提出一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法。

发明内容
本发明的目的在于提供一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法，该火灾探测器含有两条同类型或不同类型的线型温度感知元件，所述两条线型温度感知元件输出到电信号测量装置的两种电参数信号不等效。电信号测量装置将两种不等效的电参数信号进行融合并根据融合结果进行火灾报警。(即差温、定温或差定温报警)。本发明可以消除线型感温火灾探测器的温度感知元件的受热长度对其火灾报警功能的影响，提高探测器的报警准确度，并且可以有效地减少探测器的误报率。
本发明的目的是由下述技术方案实现的一种复合线型感温火灾探测器，由一条线型温度感知元件A、一条线型温度感知元件B、电信号测量装置构成；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B各具有至少一条探测体和两个电参数信号输出端子，所述电参数信号输出端子分别与电信号测量装置电连接；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数信号不等效。
一种数据融合的报警方法，使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与所述的电参数a和电参数b相关的二元函数f(a，b)，将所述二元函数f(a，b)与所述的电参数a和电参数b的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置实时采集获得某一时刻的电参数a的数值a1和电参数b的数值b1，所述的电参数a和电参数b分别是所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出的两个不等效的电参数；令电信号测量装置根据所述的数值a1和数值b1与在先输入的所述二元函数f(a，b)的数据运算产生一个评价用二元函数值f(a1，b1)，将该二元函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
一种数据融合的报警方法，使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与变量at1、bt1、at2、bt2相关的函数f(at1，bt1，at2，bt2)，该函数f(at1，bt1，at2，bt2)与所述的变量at1，bt1，at2，bt2成对应的函数关系，所述的变量at1、bt1是所述电参数a和电参数b在一个时刻的检测值，所述的变量at2、bt2是所述电参数a和电参数b在另一个时刻的检测值，将函数f(at1、bt1、at2、bt2)与所述变量at1、bt1、at2、bt2的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置采集获得t1时刻的电参数a的数值a1及电参数b的数值b1和t2时刻的电参数a的数值a2及电参数b的数值b2；令电信号测量装置根据数值a1、a2及数值b1、b2与在先输入的所述函数f(at1、bt1、at2、bt2)的数据运算产生一个评价用函数值f(a1，b1，a2，b2)；t2时刻与t1时刻之间的时间段为Δt，Δt＝t2-t1；将所述的评价用函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
本发明与已有技术相比具有如下优点1、由于本发明将两种不等效的电参数信号结合在一起，可以消除线型感温探测器的温度感知元件的受热长度对其火灾报警功能的影响，提高探测器的报警准确度，并且可以有效地减少探测器的误报率。
2、本发明采用的温度感知元件具有可逆性，当完成报警后，随着警情的解除，环境温度的自然恢复，该温度感知元件能恢复其初始状态，所以报警后可以重复使用。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1、传统的缆式线型火灾探测器的结构示意2、传统的空气管线型火灾探测器的结构示意3、本发明的实施例一的结构示意4、本发明中的温度感知元件结构之一示意5、本发明中的温度感知元件结构之二示意6、本发明中的温度感知元件结构之三示意7、本发明中的温度感知元件结构之四示意8、本发明中的温度感知元件结构之五示意9、本发明中的温度感知元件结构之六示意10、本发明中的温度感知元件结构之七示意11、本发明中的温度感知元件结构之八示意12、本发明中的温度感知元件结构之九示意13、本发明中的温度感知元件结构之十示意14、两条温度感知元件并行分开设置的结构示意15、两条温度感知元件并行复合设置的结构示意图具体实施方式
实施例一参见图3，本发明的复合线型感温火灾探测器，由一条线型温度感知元件A、一条线型温度感知元件B、电信号测量装置500构成；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B各具有至少一条探测体501和两个电参数信号输出端子502，所述电参数信号输出端子分别与电信号测量装置电连接；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数信号不等效。
本发明中的温度感知元件A或温度感知元件B可以是图4所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的横截面，纵向视图省略)。该温度感知元件由两条线状并行设置的探测体1、探测体2构成，探测体1和探测体2之间有热敏材料阻隔层3，热敏材料阻隔层是PTC或NTC或CTR特性的热敏材料，探测体可以是导体或半导体，探测体1、探测体2可以是空心或实心或金属纤维编制而成。所谓并行设置是指探测体1、探测体2或互相平行，或互相缠绕(两两互绕或一条围绕另一条)，或一条沿圆周方向包围另一条呈同轴结构。探测体的端部装有电参数信号输出端子，该端子构成了温度感知元件的电参数信号输出端子。在本发明中，一条温度感知元件具有一对电参数信号输出端子，一条探测体的两端可以设置两个电参数信号输出端子，当两条探测体共同构成一条温度感知元件时也只能设置一对电参数信号输出端子。当温度感知元件受热时电参数信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。在本发明中PTC特性的热敏材料是指材料具有正温度系数特性，NTC特性的热敏材料是指材料具有负温度系数特性，CTR特性的热敏材料是指材料具有临界温度特性。
本发明中的温度感知元件A或B也可以是图5所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。该温度感知元件由一对线状并行设置的探测体4、5构成，两条探测体之间设置有绝缘层6，两条探测体之中至少一条为线状热敏材料体，线状热敏材料体具有PTC或NTC或CTR特性，探测体是空心或实心或编制而成，并行设置是指探测体4、5或互相平行，或互相缠绕(两两互绕或一条围绕另一条)，或一条沿圆周方向包围另一条呈同轴结构。两条探测体的一端用终端电阻R(R＝0～300MΩ)连接，两条探测体的另一端的一对端子502、503组成了温度感知元件的电参数信号输出端子，温度感知元件受热时信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。
本发明中的温度感知元件A或B可以是图6所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的横截面，纵向视图省略)。该温度感知元件由一对线状并行设置的探测体构成，探测体7、8之间并联有多个热电阻9，热电阻是PTC或NTC或CTR特性的热电阻，探测体可以是导体或半导体，探测体可以是空心或实心或编制而成，两条探测体或互相平行，或互相缠绕(两两互绕或一条围绕另一条)，或一条沿圆周方向包围另一条呈同轴结构。两条探测体的各一个端子组成了感温电缆的一对信号输出端子，温度感知元件受热时信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。所述的热电阻可以是金属热电阻或半导体热电阻(锗热电阻、硅热电阻、碳系热电阻、热敏电阻)。
本发明中的温度感知元件A或B也可以是图7所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。该温度感知元件由一对线状并行设置的探测体构成(探测体可以是导体或半导体或热电阻串接体)，两条探测体10、11之间有绝缘层12，探测体10、11之中的至少一条为多个热电阻R1串接而成，热电阻是具有PTC或NTC或CTR特性的热电阻，两条探测体的一端用终端电阻R(R＝0～300MΩ)连接，两条探测体的另一端的一对端子组成了感温电缆的信号输出端子，温度感知元件受热时信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。所述的热电阻可以是金属热电阻或半导体热电阻(锗热电阻、硅热电阻、碳系热电阻、热敏电阻)。
本发明中的温度感知元件A或B还可以是图8所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。本实施例是一种FTLD或CTTC连续热电偶型感温电缆。所述温度感知元件由一对线状并行设置的探测体(探测体可以是导体或半导体或热电偶丝)13、14构成，两条探测体之间有NTC或PTC或CTR热敏材料阻隔层15，两条探测体之中至少有一条为热电偶丝。两条探测体的各一个端子组成了温度感知元件的一对电参数信号输出端子，温度感知元件受热时电参数信号输出端子之间的电压或电阻或电容发生变化。所述的热电偶丝是指构成热电偶二极中的一个。本实施例是一种FTLD或CTTC连续热电偶型感温电缆。
本发明中的温度感知元件A或B还可以是图9所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。本实施例是一种FTLD或CTTC连续热电偶型感温电缆。所述温度感知元件由一对线状并行设置的探测体构成(探测体可以是导体或半导体或热电偶丝)，探测体16、17之间有绝缘材料阻隔层18，两条探测体之中至少有一条为热电偶丝，两条探测体的各一个端子组成了温度感知元件的一对电参数信号输出端子，温度感知元件受热时电参数信号输出端子之间的电压或电阻或电容发生变化。温度感知元件受热时信号输出端子之间的电压或电容发生变化。
本发明中的温度感知元件A或B还可以是图10所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。所述温度感知元件由一条线状热敏材料探测体19构成，线状热敏材料体具有PTC或NTC或CTR特性，探测体是空心或实心或编制而成，所述的探测体的两端各设置一个电参数信号输出端子，当温度感知元件受热时两个电参数信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。
本发明中的温度感知元件A或B也可以是图11所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。所述温度感知元件由多个热电阻Rf串接构成线状探测体20，热电阻是具有PTC或NTC或CTR特性的热电阻，所述的探测体20是空心或实心或编制而成，所述的探测体的两端各设置一个电参数信号输出端子，当温度感知元件受热时两个电参数信号输出端子之间的电阻或电容发生变化。所述的热电阻可以是金属热电阻或半导体热电阻(锗热电阻、硅热电阻、碳系热电阻、热敏电阻)。
本发明中的温度感知元件A或B也可以是图12所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。该温度感知元件属于超声波原理的线型温度感知元件。由一条固体丝(可以是金属也可以是非金属)构成探测体21，所述的探测体21是空心或实心或编制而成，所述的探测体21的一端(或一侧)装有超声波收发测量转换装置600，温度感知元件受热时探测体21两端之间的超声波传播速度发生变化，或探测体21两端之间的超声波共振频率(固有频率)发生变化。上述变化量可以通过所述的超声波收发测量转换装置转换成电信号进行火灾报警。
本发明中的温度感知元件A或B也可以是图13所示的结构(该图仅显示了温度感知元件的纵剖面，横截面省略)。该温度感知元件属于石英晶体交流电共振原理的线型温度感知元件，由一条石英晶体丝构成的探测体22，所述的探测体22是空心或实心或编制而成，所述的探测体22的两端安装一石英晶体测量装置700，温度感知元件受热时探测体22的两端之间的交流电共振频率(固有频率)发生变化，此变化量可以通过上述的石英晶体交流测量转换装置转换成电信号进行火灾报警。
本发明中的温度感知元件A或B还可以是空气管线型感温探测器的空气管。
在本发明中所述的两条温度感知元件A、B并行设置在一起是指在实际的安装或实验室测试中，两条温度感知元件的受热长度相对应大致相等或成一定比例。例如方式一所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B可以并行分开设置在一起，即两条温度感知元件的中线之间的距离大致相等，且不大于3米，如图14所示。每条温度感知元件可以是直线、曲线或波浪线设置。
方式二两条温度感知元件并行结合设置在一起，即两条温度感知元件或互相平行，或相互缠绕(一条缠绕另一条或两两互绕)，或一条为空心结构，套装在另一条的外面呈同轴结构。
方式三所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B可以并行复合设置在一起，如图15所示，所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B共用一条探测体。即两条温度感知元件共用一条探测体24，一对探测体23、24与设置在两者之间的热敏材料阻隔层25(或绝缘材料阻隔层或并联接入的热电阻)构成了温度感知元件A，一对探测体24、26与设置在两者之间的热敏材料阻隔层27(或绝缘材料阻隔层并联接入的热电阻)构成了温度感知元件B，探测体可以是线状导体或线状半导体或线状热电偶丝或线状热敏材料体。
本发明中，所述的温度感知元件的电参数信号可以是电压信号、电流信号、电阻信号、电容信号、电感信号、时间常数、固有频率(共振频率)等信号或者是上述信号随时间的变化率，当温度感知元件局部或全部受热时，电参数信号的大小发生变化，可以根据电参数信号的大小或电参数信号随时间的变化率的大小进行定温或差温报警。
本发明中，所述的电信号测量装置是用于测量电压、电阻、电流、电容、充放电时间或振荡频率等信号的仪器或仪表，也可以称为转换盒、微机头、微机调制器或检测模块等。
实施例二一种数据融合的报警方法，使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与所述的电参数a和电参数b相关的二元函数f(a，b)，将所述二元函数f(a，b)与所述的电参数a和电参数b的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置实时采集获得某一时刻的电参数a的数值a1和电参数b的数值b1，所述的电参数a和电参数b分别是所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出的两个不等效的电参数；令电信号测量装置根据所述的数值a1和数值b1与在先输入的所述二元函数f(a，b)的数据运算产生一个评价用二元函数值f(a1，b1)，将该二元函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
本实施例使用的温度感知元件可以是实施例一中所描述的温度感知元件。
在本实施例中，所述电信号测量装置将两个不等效的电参数信号进行融合并根据融合结果进行火灾报警。所述两个不等效的电参数信号的融合可以是物理量融合。所述两个不等效的电参数信号的融合可以是数据融合。
本实施例中，对所述的温度感知元件A、温度感知元件B的两个电参数信号进行融合并根据融合结果进行报警是指电信号测量装置不是根据温度感知元件A、温度感知元件B单独作为火灾探测器的火灾报警阀值的比较结果的简单逻辑运算的结果进行报警，即不是根据温度感知元件A报火警及温度感知元件B报火警的两个报警结果的“与”或者“或”逻辑运算结果来进行火灾报警，例如，由一条线型温度感知元件构成的差温探测器与由另一条线型温度感知元件构成的定温探测器进行组合，形成一个线型差定温火灾探测器，该线型差定温火灾探测器的报警方式，就属于根据温度感知元件A、温度感知元件B的各自的报警结果的逻辑运算结果进行火灾报警的方法。所述的温度感知元件A、B的电参数信号进行融合报警的方法很多(参见《多传感器数据融合理论及应用》)，举例如下方法一将所述的温度感知元件A、温度感知元件B中的一条温度感知元件的信号输出端子以串联的方式接入所述的另一条温度感知元件的信号输出端子的电参数的检测电路中，前一条温度感知元件的电参数的变化将引起后一条温度感知元件的电参数的采样值的变化，即两个电参数进行物理量融合，后一条温度感知元件的电参数的检测结果实际上就是两条温度感知元件的电参数进行融合后的检测结果；电信号测量装置根据融合后的检测数值与其报警阀值的比较结果进行火灾报警；方法二将所述的温度感知元件A、温度感知元件B中的一条温度感知元件的信号输出端子以并联的方式接入所述的另一条温度感知元件的电参数的检测电路中，前一条温度感知元件的电参数的变化将引起后一条的温度感知元件的电参数的检测值的变化，即两个电参数进行物理量融合，后一条温度感知元件的电参数的检测结果实际上就是两条温度感知元件的电参数融合后的检测结果；电信号测量装置根据融合后的检测数值与其报警阀值的比较结果进行火灾报警；方法三电信号测量装置实时采集两条温度感知元件的电参数(或电参数信号随时间的变化率)a、b，由所述的电信号测量装置根据测得的电参数a、b的数据及预先输入到电信号测量装置中的报警参量f(a，b)与电参数a、b的关系数据，运算产生一个报警参量f(a，b)的确定数值，即两个电参数进行数据融合，电信号测量装置根据数据融合产生的报警参量f(a，b)与其报警阀值d的比较结果进行火灾报警；方法四电信号测量装置实时采集所述的温度感知元件的电参数(或电参数信号随时间的变化率)a、b，由所述的电信号测量装置根据检测得到的一条温度感知元件的电参数的大小和预先输入到电信号测量装置中的程序，实时改变另一条温度感知元件的电参数的检测电路(即调节检测线路中的电阻、电容、电流、供电电压等电参数的大小)，前一条温度敏感元件的电参数的变化间接引起后一条温度感知元件的电参数的检测值的变化，后一条温度感知元件的电参数的检测结果实际上就是两条温度感知元件的电参数融合后的检测结果，电信号测量装置根据融合后的检测数值与其报警阀值的比较结果进行火灾报警；上述的融合过程实际上是两个电参数的数据融合与物理量融合相结合。
在本实施例中，所述的某一时刻是指电信号测量装置根据设定的程序指令按一定的时间间隔对两条温度感知元件的两个电参数a、b进行实时采集中的一次采样所对应的时刻，由于本测量属于静态测量的范畴，所谓的时刻并不要求是一个绝对的时刻，可以允许一定的时间迟滞。实际实施时，可以用两个采样通道，对两条温度感知元件的两个不等效的两个电参数进行同时或分时采样，也可以用一个采样通道，先、后对两条线型温度感知元件的两个不等效的电参数分别进行采样，先后采样的时间间隔可以根据需要设定，以不产生过大的滞后而影响火灾报警的准确性和响应速度为前提条件，尽管不等效的两个电参数的采样时刻可能不一样，但可以认为是同一时刻。为了提高报警的可靠性，可以对某一时刻的电参数a或b进行数字滤波处理，即在运算f(a，b)中使用的电参数a或b的数值还可以分别是某一小的时间段中的几次采样数值的平均值(在计算平均值时可以剔除一些分散性较大的采样值)，电参数a或b的数值可以是同一时间段的一条温度感知元件的两个电参数的采样数值的平均值，也可以是不同时间段的两个电参数的采样数值的平均值，但两个时间段的间隔不宜过大(不宜超过30秒)，以免影响火灾报警的准确性和响应速度；在运算f(a，b)中使用的电参数a或b的数值，也可以采用这种方式其中的一个数值为一次采样值，另一个数值是一个时间段中的几次采样数值的平均值。
在本实施例中，所述的线型温度感知元件的受热部分的温度T(或温升速率T’)可以是线型温度感知元件的受热部分的实际温度(或温升速率T’)，也可以是线型温度感知元件的受热部分的外表围绕的热空气的温度(或温升速率T’)，这两个温度(或温升速率T’)之间存在有一定的函数关系。忽略热传递过程造成的线型温度感知元件的受热部分的实际温度(或温升速率T’)与线型温度感知元件的受热部分的外表围绕的热空气的温度(或温升速率T’)之间的差别，可以近似认为上述两个温度(或温升速率T’)的大小相同。在实验室测试中，通常线型温度感知元件的受热部分的各段的温度(或温升速率T’)均匀相等。在实际的火灾实验中，线型温度感知元件的受热部分的各段的温度(或温升速率T’)不一定均匀相等，但可以把线型温度感知元件的受热部分的不同段的温度(或温升速率T’)的平均值作为线型温度感知元件的受执部分的温度(或温升速率T’)。
所述的运算结果f(a1，b1)的数值与所述的常数d进行比较报警的方式有五种f(a1，b1)大于d时进行报警；f(a1，b1)小于d时进行报警；f(a1，b1)大于或等于d时进行报警；f(a1，b1)小于或等于d时进行报警；f(a1，b1)等于d时进行报警。
在本实施例中，所述的二元函数f(a，b)是一个报警参量，所述的常数d是报警参量f(a，b)的报警阀值。f(a，b)与电参数a、b成对应的函数关系，其函数关系可以用列表、公式或曲线等形式给出，其具体的函数关系及报警阀值d的大小可以根据理论分析计算结果或探测器测试验结果或经验数据等来确定，以通过线型探测器的动作实验测试和不动作实验测试为前提条件。下面举例说明如何确定f(a，b)的具体形式及d的具体数值的方法步骤举例之一设定f(a，b)是线型温度感知元件的受热部分的温度T，即T＝f(a，b)，这样根据测得的某一时刻的a1、b1，运算得到的f(a1，b1)的具体数值是该时刻的线型感温探测器受热部分的温度T1的大小；设定输入到电信号测量装置中报警阀值d是一个具体的定温报警的温度值，如85℃或105℃，也可以是85℃、105℃的组合，当f(a，b)大于或等于85℃时进行一次报警，大于或等于105℃时进行二次报警。
下面说明f(a，b)的获得过程在线型温度感知元件的使用长度Lm和所处的环境温度Ti一定的条件下，电参数a、b取决于线型温度感知元件A、B的受热长度L和受热部分的温度T，可以通过进行各种受热长度及各种受热温度下的一系列实验，测得电参数a、b的一系列数据，对该数据用回归分析的方法进行分析处理及曲线拟合，可以取得电参数a、b与线型温度感知元件的受热长度L和受热部分的温度T的函数关系a＝f1(L，T)(1)b＝f2(L，T)(2)上述关系式(1)和(2)也可以通过理论计算的方式或理论计算与实验数据相结合的方式获得，关系式(1)和(2)构成了一个以L，T为未知数的二元方程组；通过代入法或消元法对上述方程组求解，求得线型温度感知元件的受热部分的温度T的具体表达式T＝f(a，b)(3)
在测定了a、b的具体数值a1，b1后，将a1，b1代入式(3)可以求得对应的具体温度T1；再根据式(1)或(2)求得具体的受热长度L1。
对于一个安装好的线型温度感知元件A、B，其长度Lm是固定的，线型温度感知元件所处的环境温度Ti很难是恒定的，可能会有所变化，Ti的变化会影响由上述方法进行定温报警的准确度，在这种情况下，可以将一环境温度测量元件接入电信号测量装置，以修正环境温度的变化对报警温度的影响，具体方法如下报警参量随线型温度感知元件所处的环境温度Ti的变化而变化，即T＝f(a，b，Ti)，不同的环境温度对应着不同的报警参量的值，由电信号测量装置根据预先输入到其中的报警参量f(a，b，Ti)与环境温度的Ti函数关系的数据，根据实时检测获得的a、b、Ti的具体数据，运算求得报警参量的具体数值。环境温度可以采用单点测量的方式，也可以采用不同位置多点测量取平均值的方式。在下列情况下可以忽略环境温度Ti对受热部分的温度T的影响线型温度感知元件所处的环境温度Ti的变化很小；线型温度感知元件所处的环境温度Ti的变化对A、B两条温度感知元件的电参数a、b的影响很小；线型温度感知元件所处的环境温度Ti(通常在15℃~35℃之间)与设定的报警温度T相比很小。
报警阀值d也可以是一个相对的常数，即d的数值可以随线型温度感知元件所处的环境温度Ti、环境湿度Hi的变化而变化，即不同的环境温度对应着不同的定温报警阀值，例如环境温度Ti小于25℃时，d＝85℃；Ti大于25℃时，环境温度Ti每升高一度，报警温度d提高一度。由电信号测量装置根据预先输入到其中的报警阀值d与环境温度的Ti函数关系的数据，根据实时检测获得的Ti的具体数据，运算求得d的具体数值。
报警阀值d也可以根据线型温度感知元件的受热长度的不同而进行变化，即不同的受热长度对应着不同的定温报警阀值，例如受热长度为一米时，d＝85℃；受热长度小于十米大于一米，每增加一米，报警阀值d降低0.5℃；受热长度超过十米，报警阀值d保持不变。
报警阀值d也可以根据线型温度感知元件受热长度L的不同及所处的环境温度Ti环境湿度Hi的不同而进行变化，即d是L、Ti、Hi的函数。在L、Ti、Hi中的一些参数保持不变时，d是剩余的参数的函数。
举例之二设定f(a，b)是线型温度感知元件A、B受热部分的温升速率T’，即T’＝f(a，b)，这样根据实时测得的某一时刻的a1、b1，运算得到的f(a1，b1)的具体数值是线型温度感知元件的受热部分的温升速率T’；设定输入到电信号测量装置中报警阀值d是一个具体的差温报警的温升速率值，如10℃/min.、20℃/min.、30℃/min.等，也可以是10℃/min.、20℃/min.的组合，当f(a，b)大于或等于10℃/min.时进行一次报警，大于或等于20℃/min.时进行二次报警。
下面说明f(a，b)的获得过程在线型温度感知元件A、B的使用长度Lm、所处的环境温度Ti、受热部分的温度T一定的条件下，电参数a、b取决于线型温度感知元件的受热长度L和受热部分的温度速率T’，可以通过进行各种受热长度、各种温升速率下的一系列实验，测得电参数a、b的一系列数据，对数据用回归分析的方法进行分析处理及曲线拟合，可以取得电参数a、b与线型温度感知元件的受热长度L和受热部分的温度速率T’的函数关系a＝f1(L，T’)(4)b＝f2(L，T’)(5)上述关系式(4)和(5)也可以通过理论计算的方式或理论计算与实验数据相结合的方式获得，关系式(4)和(5)构成了一个以L，T’为未知数的二元方程组；通过代入法或消元法对上述方程组求解，求得线型温度感知元件的受热部分的温度速率T’的具体表达式T’＝f(a，b)(6)在测定了a、b的具体数值a1，b1后，将a1，b1代入式(6)可以求得对应的具体温度T1’；再根据式(4)或(5)求得具体的受热长度L1。
对于一个安装好的线型温度感知元件A、B，其使用长度Lm是固定的，所处的环境温度Ti不是恒定的，Ti的变化会影响由上述方法进行差温报警的准确度，在这种情况下，可以将—环境温度测量元件接入电信号测量装置，以修正环境温度的变化对差温报警的影响，具体方法如下报警参量随线型温度感知元件所处的环境温度Ti的变化而变化，即T’＝f(a，b，Ti)，不同的环境温度对应着不同的报警参量的值，由电信号测量装置根据预先输入到其中的报警参量f(a，b，Ti)与环境温度的Ti函数关系的数据，根据实时检测获得的a、b、Ti的具体数据，运算求得报警参量的具体数值。环境温度可以采用单点测量的方式，也可以采用不同位置多点测量取平均值的方式。在下列情况下可以忽略环境温度Ti对受热部分的温升速率T’的影响线型温度感知元件所处的环境温度Ti比较恒定；线型温度感知元件所处的环境温度Ti的变化对A、B两条温度感知元件的电参数a、b的影响很小；设定的T’的报警阀值很大。
报警参量也会随线型温度感知元件的受热部分的温度T的变化而变化，即T’＝f(a，b，T)，不同的受热部分的温度T对应着不同的报警参量的值，可以由电信号测量装置根据预先输入到其中的报警参量f(a，b，T)与受热部分的温度T的函数关系的数据，根据实时检测获得的a、b、T的具体数据运算求得报警参量的具体数值。
报警参量也可以同时随线型温度感知元件的受热部分的温度T、所处的环境温度Ti的变化而变化，即T’＝f(a，b，T，Ti)。
在举例之二中，电参数a、b分别是一个随时间变化率的电参数，a、b的大小可以直接检测得出，也可以间接获得，即通过分别检测并计算在设定的时间段Δt＝t2-t1中的、与电参数a、b相对应的两个电参数(例如a、b分别为Ω/s、V/s时所对应的两个电参数分别为Ω、V)的变化量获得，也就是说，变化率a、b实际上就是在一定的时间段Δt内、与电参数a、b相对应的电参数的变化量。所述的设定的时间段Δt可以等于线型感温火灾探测器进行动作实验时的报警响应时间段，也可以等于根据需要给定的其它时间段。在计算a或b时所用的时间段Δt可以是同一时间段，也可以是不同的时间段。在计算a或b的数值时对应于温度感知元件A、B的两个电参数的时间段Δt的长度应尽量相同，时间段之间的时间间隔应尽量减少，时间段Δt的确定应以保证探测器通过动作实验检测和不动作实验检测为前提条件。
报警阀值d也可以是一个相对常数，即可以根据线型温度感知元件所处的环境温度的Ti、环境湿度Hi的不同而进行变化，即不同的环境温度对应着不同的差温报警阀值，例如环境温度Ti小于25℃时，d＝10℃/min.；Ti大于25℃时，环境温度Ti每升高一度，报警阀值d提高1℃/min.。
报警阀值d也可以根据受热部分的长度L的不同而进行变化，即不同的受热长度对应着不同的差温报警阀值，例如受热长度为一米时，10℃/min.；受热长度小于十米大于一米，每增加一米，报警阀值d降低0.5℃/min.；受热长度超过十米，报警阀值d保持不变。
报警阀值d还可以根据受热部分的温度T的不同而进行变化，即不同的受热部分的温度T对应着不同的差温报警阀值。温度T的获得参见举例一中的描述。
综上所述，报警阀值d可以是L、Ti、Hi、T的函数，报警阀值d也可以根据线型温度感知元件的受热部分的长度L的不同、受热部分的温度T的不同及所处的环境温度的Ti、环境湿度Hi的不同而不同。在L、Ti、T、Hi中的一些参数保持不变时，d是剩余的参数的函数。
实施例三一种数据融合的报警方法，使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与变量at1、bt1、at2、bt2相关的函数f(at1，bt1，at2，bt2)，该函数f(at1，bt1，at2，bt2)与所述的变量at1，bt1，at2，bt2成对应的函数关系，所述的变量at1、bt1是所述电参数a和电参数b在一个时刻的检测值，所述的变量at2、bt2是所述电参数a和电参数b在另一个时刻的检测值，将函数f(at1、bt1、at2、bt2)与所述变量at1、bt1、at2、bt2的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置采集获得t1时刻的电参数a的数值a1及电参数b的数值b1和t2时刻的电参数a的数值a2及电参数b的数值b2；令电信号测量装置根据数值a1、a2及数值b1、b2与在先输入的所述函数f(at1、bt1、at2、bt2)的数据运算产生一个评价用函数值f(a1，b1，a2，b2)；t2时刻与t1时刻之间的时间段为Δt，Δt＝t2-t1；将所述的评价用函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
本发明中，所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效是指线型温度感知元件受热长度不确定的条件下，对线型火灾探测器进行实验室及实际火灾的升温或降温测试中，所检测到的电参数a与电参数b的各个时刻的一系列数据不构成一定的函数关系，a≠f1(b)或b≠f2(a)，即不能根据电参数a(或电参数b)某一时刻的数值a1(或b1)由确定的函数关系求得该时刻的b1(或a1)。一条温度感知元件的一对信号输出端子可以输出不同种的电参数信号，具体是何种信号，取决于温度感知元件的电信号测量装置所接收的信号种类，本实施例中温度感知元件的电参数信号是指电信号测量装置所检测的用于火灾报警的电参数信号。在本实施例中，之所以要求两条温度感知元件的电参数信号不等效，是因为只有在这种情况下，才可以融合两个电参数信号a、b的大小并产生出一个报警参量，原理如下在温度感知元件的使用长度Lm和探测器所处的环境温度Ti一定(或者忽略环境温度变化的影响)的情况下，电参数a、b分别取决于温度感知元件的受热部分的长度L和温度T(或温升速率T’)，即a＝f1(L，T)(或a＝f1(L，T’)，b＝f2(L，T)(或b＝f2(L，T’)；当两条温度感知元件的电参数信号不等效时，上述的两个以L、T(或T’)为未知数的二元方程构成一个有解的二元方程组，在确定了a、b的具体数值后可以确定出出L、T(或T’)的具体数值，L、T(或T’)的大小分别代表了火灾的规模和火灾的程度，温度感知元件主要依据T的大小进行定温报警，依据T’的大小进行差温报警。
实现两条温度感知元件的电参数a和电参数b不等效的方式有方式一所选取的两条温度感知元件A、B的类型不同，NTC温度感知元件型，热电偶温度感知元件型，通常情况下不同类型的温度感知元件不等效；方式二所选取的两条温度感知元A、B件的类型相同，但电参数随温度的变化率(也称温度系数)不同，例如NTC型温度感知元件中的导电填充物的种类不同，或导电填充物的含量不同均可以导致NTC型温度感知元件具有不同的电阻温度系数；方式三所选取的两条温度感知元件A、B物理上完全相同，但电信号测量装置所测量的温度感知元件的电参数的类型不同，例如A、B均选用同样的热电偶型温度感知元件，电信号测量装置测量其中一条温度感知元件的两根探测体之间的电阻信号，测量另一条温度感知元件的两根探测体之间受热产生的电压信号；又例如，A、B均选用NTC型温度感知元件，电信号测量装置测量其中一条温度感知元件的两根探测体之间的电阻信号，测量另一条温度感知元件的两根探测体之间的电容信号；在相同的温度感知元件的情况下，由于电信号测量装置测量同一温度感知元件的不同的电参数，也可以实现两个温度感知元件的不等效。
权利要求
1.一种复合线型感温火灾探测器，其特征在于由一条线型温度感知元件A、一条线型温度感知元件B、电信号测量装置构成；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B各具有至少一条探测体和两个电参数信号输出端子，所述电参数信号输出端子分别与电信号测量装置电连接；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数信号不等效。
2.一种数据融合的报警方法，其特征在于使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与所述的电参数a和电参数b相关的二元函数f(a，b)，将所述二元函数f(a，b)与所述的电参数a和电参数b的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置实时采集获得某一时刻的电参数a的数值a1和电参数b的数值b1，所述的电参数a和电参数b分别是所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出的两个不等效的电参数；令电信号测量装置根据所述的数值a1和数值b1与在先输入的所述二元函数f(a，b)的数据运算产生一个评价用二元函数值f(a1，b1)，将该二元函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
3.一种数据融合的报警方法，其特征在于使用一条线型温度感知元件A作为一报警信号发生器，使用另一条线型温度感知元件B作为另一报警信号发生器；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述线型温度感知元件A输出到电信号测量装置的电参数a与线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数b不等效；设定一个与变量at1、bt1、at2、bt2相关的函数f(at1，bt1，at2，bt2)，该函数f(at1，bt1，at2，bt2)与所述的变量at1，bt1，at2，bt2成对应的函数关系，所述的变量at1、bt1是所述电参数a和电参数b在一个时刻的检测值，所述的变量at2、bt2是所述电参数a和电参数b在另一个时刻的检测值，将函数f(at1、bt1、at2、bt2)与所述变量at1、bt1、at2、bt2的对应数据输入电信号测量装置；将一常数d输入电信号测量装置；令电信号测量装置采集获得t1时刻的电参数a的数值a1及电参数b的数值b1和t2时刻的电参数a的数值a2及电参数b的数值b2；令电信号测量装置根据数值a1、a2及数值b1、b2与在先输入的所述函数f(at1、bt1、at2、bt2)的数据运算产生一个评价用函数值f(a1，b1，a2，b2)；t2时刻与t1时刻之间的时间段为Δt，Δt＝t2-t1；将所述的评价用函数值与所述的常数d进行比较，根据比较结果，由电信号测量装置发出火灾报警信号或不发出火灾报警信号。
4.根据权利要求1所述的复合线型感温火灾探测器，其特征在于所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B可以并行分开设置在一起。
5.根据权利要求1所述的复合线型感温火灾探测器，其特征在于所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B可以并行结合设置在一起。
6.根据权利要求1所述的复合线型感温火灾探测器，其特征在于所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B可以并行复合设置在一起，所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B共用一条探测体。
7.根据权利要求1所述的复合线型感温火灾探测器，其特征在于所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出的电参数信号可以是电压信号、电流信号、电阻信号、电容信号、电感信号、共振频率信号、时间常数。
8.根据权利要求1所述的复合线型感温火灾探测器，其特征在于所述电信号测量装置将两个不等效的电参数信号进行融合并根据融合结果进行火灾报警。
9.根据权利要求2所述的数据融合的报警方法，其特征在于所述的常数d可以是一个相对常数，即d可以随线型温度感知元件所处的环境温度Ti、环境湿度Hi、受热部分的温度T、受热部分的长度L等几个参数中的至少一个的变化而变化。
10.根据权利要求3所述的数据融合的报警方法，其特征在于所述的常数d可以是一个相对常数，即d可以随线型温度感知元件所处的环境温度Ti、环境湿度Hi、受热部分的温度T、受热部分的长度L等几个参数中的至少一个的变化而变化。
全文摘要
本发明涉及一种复合线型感温火灾探测器及其数据融合的报警方法，由一条线型温度感知元件A、一条线型温度感知元件B、电信号测量装置构成；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B并行设置在一起；所述的线型温度感知元件A、线型温度感知元件B各具有至少一条探测体和两个电参数信号输出端子，所述电参数信号输出端子分别与电信号测量装置电连接；所述线型温度感知元件A、线型温度感知元件B输出到电信号测量装置的电参数信号不等效。本发明可以消除线型感温探测器的温度感知元件的受热长度对其火灾报警功能的影响，提高探测器的报警准确度，并可有效地减少探测器的误报率。
文档编号G01K7/16GK1987944SQ20051013466
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年12月19日
发明者李刚进, 张卫社 申请人:李刚进, 张卫社