火灾报警器和火灾报警系统

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本发明涉及一种火灾报警器，它至少带有一个用于探测至少一种 火灾参数的传感器和一个运算电路，当相应火灾参数超出第一预定值 时，该报警器便产生报警。\n不管使用何种探测原理，这种类型的火灾报警器都能够在火灾参 数尽可能小的情况下产生报警，但是不会产生不满意的误报警。尤其 在近几年内，由于在传感器以及传感器信号处理与计算方面的改进， 当前一些火灾报警器类型已实现某种标准，按此标准，上述两种要求 完全可以满足，如EP-A-0654770，EP-A-0654771，EP-A-0660282， EP-A-0718814，EP-A-0821330和WO-A-98/15931中所述的报警器 等等。\n除非火灾报警能够启动自动灭火器，否则火灾报警通常是不能阻 止火势继续发展的，因此，发生火灾时，在一座燃烧的建筑物内必须 撤离人群。在这种情况下，重要的是：一方面，撤离的人群要知道安 全的通道是哪条，在哪里；另一方面，消防队的指挥者要能掌握这些 信息。这也就是说，例如：如果酒店的客人只能在房间中得到有关安 全通道的信息，而不是在火灾发生时被告知这些或哪条安全通道是否 仍然安全，那么，这种信息是有限的或是无用的。\n利用所谓的“声音系统”，燃烧大楼内的人们能够得到声音逃离 指示，但每个给出有关指示的人，如指挥者等，他们通常不能据此迅 速可靠地确认哪条安全通道仍然安全可用。\n目前，利用模拟系统能够对火灾的蔓延做出预测。但是，即使假 设该系统拥有所有必要的传感器，并且知道建筑物的所有主要参数， 诸如：地板和家具的类型，房间和走廊里是否有纸和纸箱类的可燃物 等等，但它也不能提供有关安全通道可用性的可靠信息。\n因此，DE-A-19644127曾示例性地描述了一种疏散系统，其疏散 标志方向在火灾时是可变的，该系统带有一些危险性识别与定位探测 器、以及一个中央探测装置，该中央探测装置用于疏散系统的自动启 动和疏散标志的危险定向自动控制，但还没有关于该系统实践应用的 准确详述。文中虽然讲述了对火灾事件潜在危险的在线测定和对优化 疏散计划的定义，但是除了论及一种所谓的“模块化人员救生专家系 统(Modular People Saving Expert System)”之外，都还没有关于如 何可靠测定潜在危险的详述。对于一个优化疏散计划，仅知道哪里有 火灾发生和火灾的可能扩散方式是不够的，还应该有安全通道可用性 的具体信息，而不只是单纯的计算信息。\n本发明有一种不同寻常的出发点，它认定一个事实：人员救生不 能交给专家系统的计算，因此，本发明的任务为，提供一种火灾报警 器，它不但具有识别低值火灾参数、较好的误报警保险等常规功能， 而且还提供有安全通道状态的可靠信息。\n本发明的火灾报警器包括至少一个用于探测至少一种火灾参数 的传感器和一个运算电路，当相应火灾参数超出预先设定的第一值 时，该运算电路便产生报警，其特征在于，利用至少一个传感器对相 应火灾参数的、代表一个危及生命的值的第二较高值进行附加监测， 当超过此第二值时，便产生报警信号以显示相应安全通道不再可用， 且所述至少一个传感器由一种烟传感器或燃烧气体传感器构成。\n因此，对于每一种火灾参数，本发明火灾报警器都包含至少一个 第二阈值，并且，当该阈值超限时，就会产生一个报警信号来显示相 应安全通道的不可用性。根据火灾参数，该第二阈值可以示例性地为 危及生命的烟气或一氧化碳浓度，或危及生命的温度，也可以是危及 生命的辐射压力等等，对此，这种火灾报警器安装有相应的传感器， 倘若一些或一个阈值超限，控制中心或一种特殊装置-如寻呼机或类 似的装置等-便接到相应的信号，指挥者就可以知道相应的安全通道 不可用，于是关闭此安全通道。\n显然，也可以给第二阈值分配一个稍微小些的第三阈值，以对应 一个预报警，这样，控制中心便可获得如下信息：哪条安全通道即将 不可用。\n本发明火灾报警器的第二种优选实施方案的特征在于：光学及/ 或声学的显示及/或报警装置，它们能由上述报警信号激活。报警器本 身可以带有该装置，但也可以将它们放置在离报警器有一段距离的适 当点上，如走廊或楼梯间的入口处等。\n本发明火灾报警器的另一个优选实施方案的特征在于：一种监视 报警器周围空间的摄像机，以及一种装置，该装置用来控制摄像机录 制下来的相应图像传输到计算中心和/或观测站，而这些计算中心和/ 或观测站是火灾报警系统控制中心的一个优选组成部分。\n就前述实施方案而言，信息流只是从报警器流向控制中心，并且 控制中心或现场指挥者不能作用于信息流，而安装有摄像机的火灾报 警器能够使指挥者以光学方式去有意观察特定区域或安全通道，并对 其危险状态做出判断，而火灾报警器的传感器是不可能识别这种情况 的。这样，尤其可以确定一条安全通道在建筑上/机械上是否仍然完整 无损，以致于可以安全使用。这还可以发现受伤或失去知觉的人们， 并对他们进行救助。\n本发明还涉及了一种火灾报警系统，该系统配备一个控制中心、 与该控制中心相连的火灾探测器，具有布置在安全通道区域内的火灾 探测器-以下简称为安全通道探测器，以及具有一个带可调显示装置 的安全通道显示系统，所述可调显示装置由所述安全通道探测器控 制，其特征在于，所述的安全通道探测器由具有至少一个用于探测至 少一种火灾参数的传感器的火灾探测器构成，当相应火灾参数超出预 先设定的第一值时，该火灾探测器便触发火灾报警；而且利用至少一 个传感器对相应火灾参数的第二较高值进行附加监测，当超过此第二 值时，便产生报警信号以显示相应安全通道不再可用。\n例如，上述显示装置可以为箭头形式的简单显示，这在目前是非 常普遍的，或者是给整幢建筑或建筑的几部分而设置的昂贵显示屏， 或者，也可由安全通道探测器直接提供显示装置，但各种情况都借助 了上述附加监测来标出不可用的安全通道。\n例如，在酒店的房间里，安全通道显示可以是一个电子显示屏， 屏上可用的安全通道由绿色箭头标识，被封闭的安全通道由带红叉的 绿色箭头标识，另外，即将成为不可用的安全通道将相应地用适当警 告符号来标识。\n本发明火灾报警系统的第一种优选实施方案的特征在于，在安全 通道区域内，用于监测人流量的装置-下面称为人数计数器-安装在 相应的安全通道上，并且借助监测结果来控制显示装置。\n该实施方案的优点为，系统可提供有关安全通道人流量的可靠信 息，并可由此关闭过载的安全通道。\n本发明火灾报警系统的第二种优选实施方案的特征在于，安全通 道探测器和/或人数计数器被直接连接到相应的显示装置上。\n在这种情形下，将会产生一种安全通道本地控制，例如，安装于 走廊里的安全通道探测器和/或人数计数器被接到安装在该走廊入口 处的显示器上。类似地，安装在楼梯间或主走廊内的安全通道探测器 和/或人数计数器同样也被接到安装在该楼梯间或主走廊出入口处或 边廊处的显示器上，这样，这些出入口或边廊就可以被标识为不可用。\n当然，安全通道探测器及/或人数计数器与显示装置之间的连接还 可以经过控制中心，但是，如果安全通道为本地控制的话，这种连接 就可以很好地用于一些特定环境，如，防护错误事件等。\n本发明火灾报警系统的第三种优选实施方案的特征在于，人数计 数器被集成在安全通道探测器中。\n本发明火灾报警系统的另一种优选实施方案的特点在于，一台计 算机，所有火灾报警器和人数计数器都连接在该计算机上，并给它提 供当前火情和安全通道的数据，对此，在火灾报警情况下，由该计算 机计算出最可取的安全通道，并对显示装置进行相应的切换。火灾报 警器(普通火灾报警器加上安全通道探测器)、人数计数器与显示元 件、以及配有相应软件的计算机一起构成了疏散系统。\n上述软件还可以包括一套火灾模拟系统，该系统允许在无报警状 态下对危险事件进行模拟，这对系统规划和安全通道的规划是非常有 益的，尤其对于新的或有特殊用处的空间，它的意义更大。例如，利 用这种火灾模拟系统，人们可以用软件对一座给定有楼内人数和危险 性的大楼做出火灾报警系统(安全通道探测器加上人数计数器加上显 示装置)的功能模拟，从而对系统做出评估及优化。\n然而，火灾报警时的疏散绝对不能基于一种模拟火灾的理论模 型，而必须参考由撤离报警数据及人数计数器数据所提供的实际情 况。所以，本发明疏散系统与所有不连接人数计数器及/或安全通道探 测器的火灾或疏散模拟模型是大不相同的。\n此外，该疏散系统还能提供大楼和局部危险的图解说明，这对指 挥者是非常有用的。而且，本发明的火灾报警系统还能连接到一种“声 音系统”上。\n在本发明火灾报警系统的另一种优选实施方案中，人数计数器被 设计成光栅或光幕的形式，以计算经过其探测范围的人数。为了适应 将来的变化，也可以通过图像处理方法来计算人数，例如，使用CMOS 技术摄像机等。\n下面将参照实施方案和附图来详细描述本发明；图中：\n附图1示出了本发明火灾报警系统第一详图；以及\n附图2示出了本发明火灾报警系统第二详图。\n本发明火灾报警系统的详细说明如附图1所示：一个安全通道探 测器F和一个人数计数器P，它们被连接到控制中心12和安全通道显 示器13上。该安全通道探测器F包括一个光学报警器1，如一种散射 探测器或点吸光探测器等，为了探测火灾参数，它延伸在附加传感器 的周围。附加传感器为一种CO传感器14和一个温度传感器15，CO传感器构成安全通道探测器F的核心部分；同时，该附加传感器也可 选择配置一个辐射压力传感器(未示出)。\n该CO传感器被称作核心，是因为在火灾中大多数死亡都是由一 氧化碳中毒引起的。EP-B-0612408中曾讲述过一种合适的CO传感 器(也可参见EP-A-0803850)，NTC热敏电阻被证实适合用作温度 传感器(参见：AlgoRex火灾报警系统的PolyRex烟感报警器；PolyRex 和AlgoRex为Gerberus股份公司的注册商标)。\n可以认为光学报警器属于火灾报警器1的类型，因此这里不对其 作详细阐述。此处还将涉及如下专利申请：EP-A-0616305，EP-A-0 813178，EP-A-0821330以及EP-A-0886252。除了火灾报警器1外， 安全通道探测器F还可选择性地包括一个摄像机2。图中的火灾报警 器1包含一个能被固定在支撑件上(未示出)的报警器插头3、一个 能在报警器插头3上滑动的报警器罩4，报警器罩4的顶部带有一些 进烟孔5。报警器插头3基本上包括一个光学模块6和一个电子运算 单元7。\n在散射探测器中，光学模块6基本上由一个测量室10组成，测量 室10包括一个光源8和一个光接收器9，且利用一种图中未示出的装 置来屏蔽外来的光线。光源8由一个红外线发光二极管或者一个红色 或蓝色发光二极管组成(IRED或LED)，光源8的光轴与光接收器9 的光轴彼此扭接，在此，利用这种扭接及光栅的作用能够阻止光源8 的光线直接到达光接收器9。光源8将短而密集的光脉冲发送到测量 室10(也称为散射室)的中央部分，此时，光接收器9“看得到”散 射室而不是光源8。\n光源8的光线由进入散射室的烟雾进行散射，该散射光的一部分 落到接收器9上。如此产生的接收器信号由电子运算单元7进行处理。 在处理过程中，接收器的信号以一种已知的方式与报警阈值和至少一 个预报警阈值进行比较，一旦接收器信号超出上述报警阈值(下文称 为火灾报警阈值)，电子运算单元7便在输出端11发出一个报警信号。 由此，在采用诸如模糊逻辑或神经元网络的情况下，利用智能信号处 理可以确保报警信号在烟雾值尽量低的时候被触发，而且没有不满意 的误报警。\n除了上述阈值之外，电子运算单元7还包括另一个报警阈值(后 文称为安全通道探测器阈值)，该值实际上要高于火灾报警阈值，且 等于危及生命的烟气浓度值，如每米10％。显然，电子运算单元7必 须作如下设计，即必须能够处理相当大的动态范围。所以，在图中的 烟雾报警器中，即使火灾报警产生后，也要一直监测接收器信号，以 查看接收器信号是否超过安全通道探测器阈值。例如在一个简单实施 方案中，根据该信号过程，可以把表示“安全通道安全”或“安全通 道不安全”(危险)的单个附加比特位经输出端11送出，在“安全通 道不安全”的情况下，该附加比特位表示相应的安全通道不可通过。\n上述比特位被送至火灾报警系统的控制中心12，也可选择性地送 至与相应火灾报警器相连接的、由该火灾报警器控制可调的安全通道 显示器13，使相应火灾报警器所监视的安全通道封闭，该过程可由控 制中心12控制实现，或直接由连接在该报警器上的安全通道显示器13 实现。譬如，后者可以是一种安装在紧急出口处的普通照明装置，它 在可通过状态下呈绿色，在不可通过状态下呈红色，其颜色可以用相 应的图形来加强效果。通过远程传输还可以将“安全通道不安全”的 信息传到消防队。\n电子运算单元7除了包括火灾报警阈值外，还带有附加的安全通 道报警阈值，它们用于CO传感器14和温度传感器15，例如，CO传 感器14的安全通道报警阈值为：1000～1500ppm的CO浓度，而温度 传感器15的相应安全通道报警阈值大约为60摄氏度。根据烟雾浓度， 电子运算单元7对CO传感器14和温度传感器15的接收信号进行监 视，当超出相关的安全通道探测器阈值时，电子运算单元7便向输出 端11发出一个相应信号，这样，表示“安全通道安全”或“安全通道 不安全”的附加比特位也被传送到控制中心12，或传送到连在报警器 上的安全通道显示器13，在“安全通道不安全”的状态下，该安全通 道将被封闭。\n人数计数器P被设计成光栅或光幕的形式，例如，它由两个有源 红外报警器组成，每个报警器包含一个有源光源和一个带有电子运算 单元的接收器。其布置形式在EP-A-0845765中有过示例性地描述。 人数计数器P用来计算相应安全通道的人流量，它可以直接或通过安 全通道探测器F连接到控制中心12和安全通道显示器13上。对于人 数计数器P或安全通道探测器F或可选的控制中心12提供的测量值， 它在相应的电子运算单元中与报警器阈值进行比较，当其超过阈值 时，安全通道显示器13被触发，相应的安全通道被封闭。人数计数器 P可以被集成到安全通道探测器F中，或独立于F安装。\n优选地，摄像机2安装在支撑件16上，该支撑件与火灾报警器1 相连，或在其上边进行工作，它还带有一个图中未示出的级，以用于 处理摄像机信号，该级的输出端连接在电子运算单元7上。摄像机2 总是处于准备摄像状态，但并不将监视区的图像传给控制中心12，只 有在控制中心发出指令时才进行传送。利用这种方法，指挥者能够通 过远程控制来查看安全通道，并且在他认为不再安全时即封闭它。此 外，他还能监视安全通道里发生的事件，这样，受伤或失去知觉的人 能够迅速得到救助。但是，也可以用摄像机来计算人数。\n另一方面，在安全通道探测器F的安全通道阈值或人数计数器P 的阈值超限时，摄像机2可以自动启动，并能向控制中心12传送图像。 报警器1和控制中心12之间由一条数据总线连接，在报警阶段，保持 数据总线不被摄像机2的图像信号堵塞，这样才能保证来自各种传感 器的报警信号在任何时间都能无延迟的传送到控制中心12，这是很重 要的。另一方面，在传感器有响应、且火灾报警已被触发时，或在已 有安全通道报警阈值超限的情况下，由于可以改善救助人员生命的可 能性，所以指挥者可用该方法来监视安全通道，这样更重要。\n显然，摄像机2不必在结构上与报警1相连，它也可以安装在距 其有一定距离的位置上，但这需要增加线路上的费用。优选地，摄像 机2使用CMOS技术，报警器1的处理器可以对摄像机2拍摄的图像 进行压缩，这样，这些图像就能够通过普通的数据总线以大约每分钟5 个画面的频率进行传输，在此，传输速率与总线的占用情况有关。\n控制中心12可以包含一台装有相应计算软件的计算机，所有人数 计数器P和该系统所有的火灾报警器、安全通道探测器F、以及“普 通”火灾报警器均被连接到此计算机上。适合此目标的软件工具通称 为“Exodus”。在报警事件中，火灾报警器把当前火灾和安全通道数 据提供给计算机，人数计数器P也把当前的安全通道数据提供给计算 机，计算机利用这些数据计算出最可取的安全通道，并对安全通道显 示器13进行相应的切换。\n配备有计算机的控制中心12和所有与之相连的外围设备构成一 个疏散系统，该系统可以备有一套火灾模拟软件。该软件允许在非火 灾的情况下对严重的情况进行模拟，这对系统规划和安全通道的规划 非常有用，对新的或有特殊用途的场所也非常有用。\n附图2为一矩形楼梯间S的简图，图中的四面边廊G是开放的。 楼梯间S通向每面边廊G的门T被封闭，在门T的两边均装有相应的 安全通道显示器13。每个边廊侧的安全通道显示器被标为13，楼梯间 侧的安全通道显示器被标为13’。此外，楼梯间S和边廊G内装有安 全通道探测器F，且楼梯间S里的安全通道探测器被连接到边廊侧的 安全通道显示器13上。每个边廊G中的安全通道探测器F被接到安 装在本边廊门T的楼梯间侧的安全通道显示器13’上。\n人数计数器P经过其附近的安全通道探测器F、或直接就连接到 安装在本边廊G的封闭门T的楼梯间侧的安全通道显示器13’上，且 这些人数计数器P安装在边廊G里。人数计数器P也可以安装在楼梯 间S里；但是，楼梯间S里的人流量要由从边廊G进入楼梯间S的数 量和由此分流走的数量计算得出。\n如果楼梯间S里的安全通道探测器F探测到安全通道报警阈值超 限，或人数计数器P的值显示楼梯间S人员过多，那么，所有相关边 廊侧的安全通道显示器13将被切换为显示不可通过，这样，由边廊G 一侧进入楼梯间S的通道将被封闭。如果边廊G里的安全通道探测器 F或人数计数器P探测到的安全通道报警阈值超限，本边廊门T的楼 梯间侧的安全通道显示器13’便被切换为显示不可通过，本边廊的入 口也将被封闭。\n这个例子主要是用来说明附图2所示的配置有安全通道探测器和 人数计数器的火灾报警系统的工作模式，但并不局限于此。显然，专 业人员非常清楚：安全通道探测器F与人数计数器P之间的通信、以 及安全通道探测器F与安全通道显示器13，13’之间的通信并不局限 于图中的直接连接，也可以通过各种方法来实现。如前所述，通信可 以通过控制中心12(附图1)实现，也可以送至消防队。类似地，通 信的实现不限于一条数据总线，还可以通过无线或一种所谓的混合系 统来实现。\n在整幢建筑内，或在单个楼层或建筑物裙房内，安全通道显示器 的互连也是比较有利的，这样，封闭安全通道的命令能够在安全通道 显示器之间传递，以保证在各种情况下每个安全通道的最先显示都是 当前状态。