用于火灾早期发现的方法和设备技术

本发明专利技术涉及基于检测待监视物品特征性的挥发热解产物早期发现火灾的方法和借助检测特定于待监视物品的特征性挥发热解产物早期发现火灾的设备，从要监视火灾的区域中吸取并电离环境空气，电离后气流引导通过电磁场，电磁场的所产生的场强在时间空间依赖性方面在一参数组情况下改变离子飞行轨迹使得电离后气体的正和／或负离子被强制到预定飞行轨迹且以探测技术被采集，设备包括进气单元（１）、离子生成和离子流测量室（１０）、具有直流电压生成调节装置（２１）端子（１９）、接地及交变场生成调节装置（２０）端子（１８）的电极（１６，１７）和检测特征性离子的两个静电计电极（２２，２３）及微控制器系统（８），吸入的环境空气的气流（５）在离子生成和离子流测量室（１０）中被电离，微控制器系统（８）分析和存储离子流的时间依赖性且使用在至少一个直流电压值情况下所测得的电流的显著变化来生成火灾报警信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1前序部分的一种用于火灾早期发现的方法以及用于执行该方法的设备。本专利技术涉及一种用于检测挥发的燃烧物品特定的气体的方法，该气体在热分解阶段中的释放发生在火灾之前。借助于发现该气体可以实现预警和报警，以便采取预防性措施。此外，本专利技术介绍了一种新型的火灾探测器，其通过挥发的气体在通过电磁场之后分离而利用挥发的气体的正负离子的检测。由此可以在发生火灾的非常早的时期探测到浓度非常低的特定于材料的热解产物。本专利技术适于用于发现火灾，其中能在不同区域考虑暗火(燃烧物品的非常慢的温度上升)和热分解过程。例如在木材加工业、食品工业、IT、电信领域和仓储业中。
技术介绍
传统的火灾报警器可以分为烟雾报警器、热报警器和火焰报警器。其基于对物理的测量变量(如温度、电磁辐射以及烟雾微粒物质的光散射)的测量。除了检测这些传统的火灾特征变量之外，可以在热分解的早期探测气体。局部狭窄受限的过热经常是火灾的源头。其中，在形成阶段中没有被探测或者太晚被检测到的暗火经常导致大的损失。在暗火中热分解过程期间，以不同浓度释放气体状的产物。其中例如包括CO、H2、CH4和氮氧化合物。在进一步的火灾发展以及升高的温度的情况下，完全燃烧的产物(如CO2和H2O)的排放增加。在火灾形成阶段中排放的这些气体可以通过使用适当的气体传感器而被早期发现。利用已知传感器类型(如电化学单元、热效应气体传感器、半导体气体传感器/传感器阵列和红外吸收气体传感器)的火灾气体探测器是已知的。除了在足够高的能量供应的情况下产生的低分子量的火灾气体(CO、H2、CH4、NOx、CO2*H2O)之外，在热分解过程中已经在潜在的燃烧物品(也简称为物品)处较小的能量供应和较低的温度的情况下还产生特定于材料的高分子量的气体。此外，这些热解产物被称为特定于材料的对于要监视的物品是特征性的挥发的热解产物。例如对于木材而言，其例子是羧酸(Carbons3uren)、呋喃衍生物(Furanderivate)、酸(Aldehyde)、酮(Ketone)禾口单芳香烃(Monoaromaten)0 对于聚氨酯泡沫材料，例如是甲苯二异氰酸盐(Toluendiisocyanat)和多元醇(Polyole)。所述传统的火灾报警器和气体传感器的缺点在于其在燃烧物品的后期分解阶段中或者在火灾爆发之后才反应。此外，火灾特征变量不是特定于材料的。而且，可能导致由于相同物理测量变量的环境影响而产生报警。用于发现火灾的所有测量变量以下被称为火灾特征变量。为了将由火灾发生和报警器响应之间直到完全的救火的时间构成的干预时间保持得尽可能的短，尤其取决于尽可能早地检测到火灾特征变量。DE 60005789T2中公开了一种发现火灾的方法，其应当适合于采集对于发生电气部件失火的提高的风险。该方法基于已知的离子迁移谱分析。介绍了探测在电气部件(例如印刷好的印制电路板和电阻)发热时所排放的气体。没有介绍该气体的身份。仅仅介绍了当气体从发热的涂敷有膜的印制电路板被释放并且被馈送到波谱仪时离子迁移谱如何变化。离子迁移谱分析的原理基于在常压下所生成的离子在电场中与气体流动方向相反地漂移。不同质量和/或结构的离子实现不同的漂移速度，并且相互分离直到它们在时间上先后地击中探测器。离子漂移速度与电场强度之比被称为离子迁移率，在一定路程上基于不同的漂移速度而导致的这些离子的分离被称为离子迁移谱。该方法的特征在于小的场强以及由此导致的离子迁移率对场的不依赖性。离子迁移谱仪主要包括漂移管，其又由反应空间和漂移空间构成。这两个空间被电气的开关网格(Schaltgitter)分开。该方法的缺点在于需要电气的开关网格用于探测器前的样品吸入和屏蔽网格， 从而探测器经常是昂贵的并且具有较大的尺寸。此外不足之处还可能有只测量正离子或负离子，从而不可能将对正负离子的采集作为发生火灾的特征变量。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的一个任务是开发一种方法和设备，其克服了现有技术的缺点，使得能以较低的技术开销和小的装置在非常早期的形成阶段中快速可靠地发现火灾并且可以释放火灾报警信号。此外，可能由于非火灾信号而产生的欺骗性报警不应当导致生成火灾信号。该任务通过根据权利要求1的特征的方法和根据权利要求14的设备来实现。从属权利要求给出了该方法和设备的有利实施方式。所提出的解决方案描述了一种用于基于检测对于要监视的物品而言特征性的挥发的热解产物来早期发现火灾的方法。其中从要监视的区域中吸气并电离环境空气，其中在吸气时可以进行对气体的过滤和加热。可以例如通过具有进气口的管路系统或者通过柔韧的软管或者通过多个柔韧的软管或具有进气口的管路来进行对环境空气的吸气。因此， 通过测量点转换开关可以从不同区域吸入环境空气。作为旁路从来自一空间、厅室或向一对象(如机器或IT服务器柜)的强制供应的气流的吸气也是一种解决方案。但是这个例子并不应被理解为是限制性的，相反，所发现的解决方案涉及所有类似的本领域技术人员已知的例子。在危险状况下在热分解时包含特定于材料的气体的电离后的气流被引导通过电磁场。该电磁场被构造为使得所产生的场强在其时间空间依赖性方面改变离子的飞行轨迹，使得至少以事先选择的恒定的用于生成该场的参数组将热解气体的正和/或负离子强制到限定的飞行轨迹上并且以探测技术被采集。在此，磁场和电场的叠加被视为电磁场，其中磁场强度或电场强度等于零的变体方式也是可能的。对场生成参数的改变可以逐渐地进行。当负的和正的离子被采集到时，同时地或在时间上错开地进行该改变。在未被探测到的剩余离子随着气体流动而逃逸期间，由探测技术地采集的离子产生可以被存储的测量信号。其例如可以是通过所采集到的电荷(离子)而测量的电流。测量信号也可以是被进一步处理的信号，并且也可以是测量信号与正和负离子的联系。此外，所存储的测量值及其可能的进一步处理也可以被称为测量信号。通过重新结合过程或用于离子中和的设备，逃逸的气流也可以不包含任何离子。事先选择的参数组取决于场的类型。对于用于生成该场的电极和/或线圈的几何尺寸和布置以及场的频率被限定的情况，其是电压值和/或电流值。可以事先为材料和材料组确定事先选择的参数组。该参数组例如可以手动地被输入或者可以作为用于在方法参数化中进行选择的被存储的数据组而被提供。当燃烧物品仅由事先已知的材料或者一组材料或者一材料组构成时这是有意义的。但是因为通常存在在火灾发生时热分解的不同材料的混合物，所以在这种情形下测量和存储在场的不同设置的情况下测量信号的对时间的依赖性。通过分析算法检查所存储的测量信号和/或信号图案以确定是否存在显著的变化，例如最大值和/或增长变化，或者通过与所存储的信号图案/值进行比较来检查。如果发现了显著的变化，则其导致在火灾发生的非常早的阶段中的火灾报警信号。火灾报警信号是指对由潜在的燃烧物品或混合物的温度升高所产生的危险情形所进行的任何信号报告。该信号报告可以例如以声学或光学的方式进行，或者通过例如通知火警中心、建筑物管理中心、报警中心或具有其他信号处理和预定的后续动作的指挥中心来进行。确定导致火灾报警信号的测量信号显著变化的一有利实施方式还有确定测量信号提高在一时间间隔上提高、超过一预定值和/或一预定的升高速度(梯度)。这在以仅仅一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于基于对要监视的物品特征性的挥发的热解产物进行检测来早期发现火灾的方法，其中：从要监视火灾的区域中吸取并电离环境空气；电离后的气流被引导通过电磁场，该电磁场的所产生的场强在时间空间依赖性方面在一参数组的情况下改变离子的飞行轨迹，使得电离后的气体的正和／或负的离子被强制到预定的飞行轨迹上并且以探测技术被采集，由探测技术采集的离子生成测量信号并存储该测量信号，通过分析算法对所存储的测量信号／信号图案进行检查以确定是否存在显著的变化，以及显著的变化导致火灾报警信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·伦凯特，
申请(专利权)人：鞍点有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：DE