火灾及烟雾检测与控制系统技术方案

一种火灾检测系统（１００）组合二氧化碳气体检测器（１４）和烟雾检测器（２）。逻辑电路（４００）组合两个检测器的输出，以便减少伪报警并提供快速的响应时间。在优选实施例中，减少了定期进行清洁的需要，在另一个优选实施例中，可以得到指示不同类型的火灾，例如有火焰火灾和无火焰火灾的两个报警。系统可以设置有火焰火灾和烟雾的图形（８１０），用于引导消防队员。在另一个优选实施例中，试验性的火灾报警指示（２２２，２３３）解除本地空气调节系统，借以寿命隔离和控制任何现有的火灾。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
火灾及烟雾检测与控制系统本专利技术属于火灾及烟雾检测与控制系统领域。从1975年，在美国家用烟雾检测器的使用显著增长，尤其是单台的，利用电池操作的电离型烟雾检测器。这种快速的增长，连同检测器在实际的火灾以及救生有效的统计中的足够的证据，使得家用烟雾检测器成为过去20年来的安全成功的历史。然而，近年来，家用烟雾检测器的操作情况的研究提供了一个需要警觉的统计数字，即有四分之一到三分之一的烟雾检测器在任何一个时刻都是不动作的。一半以上的不动作的烟雾检测器是由于失去电池。其余的是由于电池失效而不能使烟雾检测器工作。研究表明失去电池的主要原因是家庭主人为了阻止无端报警，这些报警不是由于敌对的、不希望的火灾引起的，而是由受控的火焰例如烹调火焰引起的。这些噪扰或伪报警也由非火焰源而引起，例如在人们淋浴之后从浴室发出的湿气，在清洁期间搅起的灰尘或碎屑，或者从厨房放出的油蒸汽。集中的火焰检测系统在保护商业和工业建筑中的人员中也起着重要的作用。在这种环境中，伪报警也是有害的，不仅使居民感到不便，还引起对将来报警的有效性缺乏信任的危险。大多数离子型烟雾检测器易于噪扰报警的原因是，它们对可见的和非可见的扩散微粒物质非常敏感，特别是当火灾报警门限被设置得非常低，以满足各种类型火灾的ANSI/UL 268鉴定管理的响应时间时。在大多数露天的火或火焰中，大量产生最小尺寸范围为4到5微米的可见的微粒物质(虽然小的颗粒在浓度大时作为烟雾可以被看到)。然而，电离检测器对于最小尺寸范围为1.0至0.01微米的不可见颗粒最敏感。大多数家庭非火源，例如上面讨论的那些，大量产生非可见的颗粒物质。这可以解释为什么大部分家用烟雾检-->测器会发生如此之多的噪扰报警。由电离烟雾检测器引起的频繁伪报警，并因而在任何时刻使大部分检测器的功能无效的问题，近年来导致越来越多地使用另一类烟雾检测器，即光电烟雾检测器。光电烟雾检测器最好地工作在可见微粒物质的情况下，而对非可见微粒物质却相当不敏感。因而其较少发生讨厌的报警。然而，其缺点在于，它们对在初期产生的微粒物质是非可见的燃烧火焰的响应时间慢。为了克服这个缺点，光电烟雾检测器的火灾报警门限必须被设置得非常低，或者使其具有高的灵敏度，以便满足ANSI/UL 268鉴定要求。光电烟雾检测器的低的火灾报警门限也导致频繁的伪报警。于是烟雾检测器的噪扰伪报警的问题依然存在。显然，多年来，这个问题便被认识到，然而一直没有得到解决。因而显然急需一种新型的火灾检测器来解决目前烟雾检测器的危险的无效问题。当前烟雾检测器的经常讨论但没有解决的另一个方面是这些检测器的慢的火灾响应。几年前由火灾检测技术，即烟雾检测技术部门研制并颁布了当前的ANSI/UL 268火灾检测器鉴定规范。在过去20年来，灭火和防火工业工作者一直认为可得到的烟雾检测器的响应速度是重要的。显然，通过降低烟雾检测器的光亮模糊检测门限来增加其灵敏度将提高其响应速度。然而，降低检测门限也增加噪扰报警率。从这种观点看来，显然急需一种较好的火灾检测器。利用所有形式的火灾都产生大量的二氧化碳气体，由本专利技术的专利技术人之一，Jacob Y.Wong在美国专利5053754中披露了一种依靠检测二氧化碳气体的新型的火灾检测器。这种新型的火灾检测器的响应比广泛使用的烟雾检测器快。其通过检测吸附在其波长处于二氧化碳的强的吸附范围的射线束中衍生物的增加，检测和火灾有关的二氧化碳浓度的增加。所述的装置通过使用试样室窗口被大大简化了，所述窗口使二氧化碳容易渗入而不使灰尘颗粒、烟雾、油和水进入。在随后的美国专利5079422、5103096和5369397中，专利技术人-->Wong继续披露了几种使用一个或几个二氧化碳检测器检测火灾的改进的方法。根据响应速度和防止一般的噪扰报警，确认了使用二氧化碳检测器作为火灾检测器比烟雾检测器的优越性。在1994年11月14日申请的序列号为08/077488，名称为FALSE ALARMRESISTANT FIRE DETECTOR WITH IMPROVEDPERFORMANCE的共同未决专利申请，和1996年1月30日申请的序列号为08/593253，名称为ANIMPROVED FIRE DETECTOR的美国专利申请中，专利技术人Wong又披露了使二氧化碳检测器和烟雾检测器相结合而形成一种快速的能够防止伪报警的火灾检测器的优点。虽然报告了使用二氧化碳检测器作为火灾检测器的优点，但是由于过于昂贵，使得只有在非扩散的红外(“NDIR”)二氧化碳检测器的制造成本降低到在经济上有吸引力时，用户才能购买这种新型的改进的火灾检测器。因此，简化NDIR二氧化碳检测器和减少其成本同样是重要的，并和当前披露的现实的和改进的火灾检测器的实用相关。在美国专利5026992中，专利技术人Wong披露了一种新型的简化的NDIR气体检测器，其目的是减少这种装置的成本，使得其可以用作上述的新型的火灾检测器检测二氧化碳气体。美国专利5026992披露了一种用于NDIR气体分析的光谱比形成技术，其中使用不同的温度源，从而得到一种极为简单的NDIR气体检测器，其只包括一个红外源和一个红外检测器。在美国专利5163332中，专利技术人Wong披露了在构成NDIR气体检测器时使用扩散型气体试样室，其中消除了常规NDIR气体检测器中所有精密和昂贵的光学与机械元件。在美国专利5341214中，专利技术人Wong扩展了美国专利5163332中的扩散型试样室的新构思，使得在NDIR气体分析中包括常规的光谱比形成技术。在美国专利5340986中，专利技术人Wong将在美国专利5163332中披露的扩散型气体室的构思扩展成“再次输入”的结构，因而进一步简化了NDIR气体检测器的结构。如果二氧化碳气-->体传感器被用作低成本的火灾检测器，仍然需要进一步简化，因而一直需要一种具有较小的响应时间能够进一步减少噪扰报警的火灾检测器。还存在由以下事实而引起的问题，即，现代化建筑，例如办公大楼，一般包括火灾控制系统和空气调节系统。火灾控制系统一般包括许多火灾检测器，其分布在整个大楼内，用于测量例如烟雾浓度等条件。在检测到火灾的情况下，一般发出声音报警。不幸的是，空气调节系统通常工作在阻止火灾检测并助长火的生长的状态下。这发生在当空气调节系统向区域吹入空气，以便稀释烟雾和火焰副产品气体浓度，借以延迟或阻止检测。吹入的空气也对火焰提供新的氧气，帮助火焰燃烧。报警系统一般只发出一种类型的报警信号。但是，具有多种不同的紧急程度的火灾。虽然似乎希望地方防火部门全力以赴满足每次火灾报警，但是这将使得地方防火部门通常不能准备抢救其它的火灾。在最坏的情况下，几辆救火车响应一个非常慢的燃烧的火焰而不能及时到达紧急的火灾发生地点。因此，到达着火大楼的消防队员只凭关于火焰和烟雾的位置的不足的信息进入大楼。这使得消防队员在进入并探查大楼时便处于相当危险的境地，他们一边探查火焰一边试图避开浓烟。引起许多意外地遭遇火焰和浓烟的消防队员的死亡。具有适用于在空气调节管道中安放的火灾检测系统。当一般通过检测到烟雾而检测到火灾时，这类火灾检测器使空气调节通路关闭，借以帮助隔离火灾。然而，这类检测器不能识别通路内存在的火焰和通路外部大楼内的火焰。这种信本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一种包括光反射型烟雾检测器的火灾检测系统中，其中烟雾检测器具有光发射器和光检测器，光从所述光发射器沿着一个传播通路传播，所述光检测器相对于所述传播通路以一定的角度偏置被设置，所述光检测器接收由光发射器发出的和由通过所述传播通路的烟雾颗粒反射的光，并且对于最佳地检测由有焰火灾产生的烟雾颗粒，比对于最佳地检测由无火焰火灾产生的烟雾颗粒，所述角度偏置的数量较大，一种用于提供火灾检测系统的方法，所述火灾检测系统能够精确地检测在局部区域内的有火焰火灾和无火焰火灾，包括：把光反射型 烟雾检测器的角度偏置固定到一个相当小的角度，以便检测和产生代表由无火焰火灾产生的烟雾颗粒浓度的第一信号；提供二氧化碳检测器，用于检测和产生代表由有火焰火灾产生的二氧化碳浓度的第二信号；以及将第一和第二信号提供给处理第一和第二信号的处 理电路，以便确定在局部区域内或者存在有火焰火灾，或者存在无火焰火灾，并响应所确定的存在的每个条件，产生报警信号。

【技术特征摘要】
US 1996-11-27 08/757,194;US 1997-7-28 08/901,7231.在一种包括光反射型烟雾检测器的火灾检测系统中，其中烟雾检测器具有光发射器和光检测器，光从所述光发射器沿着一个传播通路传播，所述光检测器相对于所述传播通路以一定的角度偏置被设置，所述光检测器接收由光发射器发出的和由通过所述传播通路的烟雾颗粒反射的光，并且对于最佳地检测由有焰火灾产生的烟雾颗粒，比对于最佳地检测由无火焰火灾产生的烟雾颗粒，所述角度偏置的数量较大，一种用于提供火灾检测系统的方法，所述火灾检测系统能够精确地检测在局部区域内的有火焰火灾和无火焰火灾，包括：把光反射型烟雾检测器的角度偏置固定到一个相当小的角度，以便检测和产生代表由无火焰火灾产生的烟雾颗粒浓度的第一信号；提供二氧化碳检测器，用于检测和产生代表由有火焰火灾产生的二氧化碳浓度的第二信号；以及将第一和第二信号提供给处理第一和第二信号的处理电路，以便确定在局部区域内或者存在有火焰火灾，或者存在无火焰火灾，并响应所确定的存在的每个条件，产生报警信号。2.如权利要求1所述的方法，其中用于最佳检测由有火焰火灾产生的烟雾颗粒的角度偏置是大约60度，并且被固定的角度偏置实质上小于60度。3.如权利要求2所述的方法，其中被固定的角度偏置大约是30度。4.如权利要求1所述的方法，其中处理电路包括微处理器，并且第一和第二信号以数字形式提供给微处理器。5.如权利要求1所述的方法，其中处理电路计算二氧化碳浓度的改变率，并当处理器电路计算出二氧化碳浓度的改变率超过一个预定量时，并在此后，在一个预定的时间内，第一信号指示烟雾颗粒浓度大于一个预定级时，产生报警信号。6.如权利要求5所述的方法，其中所述预定时间超过20秒。7.如权利要求5所述的方法，其中预定的烟雾颗粒浓度级大约在每英尺0.1％到每英尺4％之间，并且预定的时间不超过大约15分钟。8.如权利要求5所述的方法，其中预定的烟雾颗粒浓度级大约在每英尺0.1％到每英尺4％之间，并且二氧化碳浓度增加速率的预定量在大约30ppm/min和500ppm/min之间。9.一种用于根据火灾检测系统测量的烟雾的变化或二氧化碳浓度级的变化区别异常的光源操作的方法，其中火灾检测系统包括烟雾检测器和二氧化碳检测器，所述方法包括：提供一种具有光检测器的烟雾检测器，所述光检测器检测在第一波长范围内的光，并产生代表在局部区域内的烟雾浓度的第一信号；提供一种具有光检测器的二氧化碳检测器，所述光检测器检测在第二波长范围内的光，并产生代表在局部区域内的二氧化碳浓度的第二信号；在操作上使烟雾检测器和二氧化碳检测器和一个光源相联系，所述光源发出在一个包括第一和第二波长范围的每一个的至少一部分的辐射波长范围内的光；以及处理第一和第二信号，以便通过确定第一和第二信号是否代表入射到烟雾检测器和二氧化碳检测器上的光的强度的共同减少的同时瞬间，检测异常光源操作的存在。10.如权利要求9所述的方法，其中第一波长范围覆盖可见光的波长，第二波长范围覆盖红外光的波长。11.如权利要求9所述的方法，还包括当处理检测到光源故障是异常光源操作的原因时提供一个指示。12.如权利要求9所述的方法，其中所述处理包括按照第一和第二信号的比调整第一和第二信号，从而进行相互校正，借以使其独立于光源强度的变化。13.一种具有延长的操作寿命的火灾检测系统，包括：光电烟雾检测器，它产生代表在其中具有实际的烟雾浓度的局部区域中的测量的烟雾浓度的第一信号，所述光电烟雾检测器具有代表预定的烟雾浓度的报警门限值；校正电路，用于偏置第一信号一个漂移误差量，从而产生更精确地代表在局部区域内的烟雾的实际浓度的校正的第一信号；二氧化碳检测器，用于产生代表局部区域中的二氧化碳浓度的第二信号；以及当预定的一组判据中的任何一个判据被满足时，校正的第一信号或第二信号中的任何一个引起产生报警信号，在所述预定的一组判据中的一个判据包括，校正的第一信号超过报警门限值一个预定时间的条件，报警门限值和被调整以便响应不代表预计的火灾源的一般情况的实际的烟雾浓度而使得不产生报警信号的预定的时间。14.如权利要求13所述的火灾检测系统，其中校正电路使第一信号偏置一个不大于最大漂移误差的量，并且报警门限值比最大漂移误差量小得多。15.如权利要求13所述的火灾检测系统，其中漂移误差量对报警门限值的比大于1.0。16.如权利要求13所述的火灾检测系统，其中预定的时间的数量级是分钟，以便检测无火焰火灾的存在。17.如权利要求13所述的火灾检测系统，其中预定组中的一个判据包括在局部区域中的二氧化碳浓度的预定改变率，并且其中响应代表二氧化碳浓度的预定变化率的第二信号产生报警信号。18.一种在配备有在正常的操作控制下工作的空气调节系统的大楼中检测与控制火灾发生的方法，包括：在大楼内的固定位置监视空气成分，从而确定在试验性的火灾指示判据中的预定组中的任何一个判据是否满足；通过中断空气调节系统的正常操作控制，自动地响应试验性的火灾指示判据中的预定组中的任何一个判据的满足，从而阻止空气调节系统引起的气流掩盖在固定区域附近存在火灾的迹象；监视在固定位置的空气成分，以便确定一组...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯H马曼，马克A皮尔逖，雅各布Y王，
申请(专利权)人：SLC技术公司，恩格尔哈德传感器技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]