光纤型火灾传感器系统 本发明涉及一种光纤型火灾传感器系统，它对建筑物中因发生火灾而引起的周围温度上升敏感，从而能自动确认是否发生火灾。
众所周知，如果将火灾传感器用在布满灰尘或蒸汽的绘画室、灰尘收集间、厨房或开水间，则必须将火灾传感器设计成防尘、防水或防滴的。当在电池间或电镀工厂等有腐蚀的环境中使用光纤型火灾传感器系统时，一般将其光纤用不锈钢、铜或铝制成的金属管保护起来。光纤型火灾传感器系统就其本身性质来说是防爆的，并且不载电流。于是这种火灾传感器系统可以安全地用在油料或天然气储备工厂。
通常使用两种不同的传感器系统。其中一种如图7所示，使用一个专用型控制盘和多条从控制盘伸向不同监测地N1，N2…Nn的火灾检测线T1，T2…Tn。火灾检测线T1，T2…Tn的每一个在其监测地都有多个开/关型传感器K。传感器K对周围温度上升、烟的出现以及其它预示火灾发生的物理变化敏感，这样当变化超过预定值时，就发出火灾警报。
火灾传感器系统能够确定哪一个火灾检测线T检测到火灾，但无法确定哪一个传感器K检测到火灾，这样就防碍了对火灾的快速定位。火灾检测线的条数随着监测地的增加而增加，这样对于一个有许多小的监测地的建筑物来说，火灾检测线很有可能增加到从经济角度看已无法安装的程度。
另一种试图解决上述问题的火灾传感器系统如图8所示使用了一个记录型控制盘R和一条多路传送型火灾检测线T，该火灾检测线T有多个分支线延伸到相应的监测地N1，N2…Nn，每一监测地都有通过相关地址分配发送器S与分支线相连的开/并型传感器K。地址分配发送器S能够给火警信号分配一个给定的地址，于是就可以根据火警信号的地址确定火灾发生地。可以一直使用模拟传感器来监视和检测周围温度的非正常上升、烟地出现或其它预示火灾的变化。
这种火灾检测系统的优点是能对火灾的出现立即进行定位，并且能将其广泛地安装在建筑物中，从而几乎能对建筑物中每个地方的火灾进行定位，并且所花成本没有图7所示的火灾检测系统那么高。
记录型控制盘R与传感器K都需要有传送控制单元和相关电路，因此整个系统的操作非常复杂。当把这样一种火灾检测系统安装在一个其许多火灾监测点具有不同环境的大楼里时，则必须为许多火灾监测点分配大量不同类型的传感器，因此会增加电源与信号线的数量。从这点来看，在一大楼安装火灾传感器系统受经济因素的限制，并且其维护工作与维护费用会增加到令人无法容忍的地步。
众所周知，存在两种不同类型的传感器：点检测型传感器和分布检测型传感器。前者的缺点在于：如果火灾发生地不是放置检测器的所在地就可能延误对火灾的检测。而后者能够对相对大的范围进行火灾检测，但正因为如此它才无法确定火灾发生地。
本发明的一个目的是提供一种不需要单独检测器的光纤火灾传感器系统，它还允许有选择地使用点检测和分布检测以满足不同环境和不同监测地的需要，并且能够立即确定在一个很大的大楼里的火灾发生点。
为了达到上述目的和其它目的，根据本发明的光纤型火灾传感器系统包括：穿过监测地的细长的光纤传感器；用于按脉冲形式产生细光束的装置，其目的是将光学脉冲序列引导到细长光纤传感器的入口端；用于接收细长光纤传感器中反向传播的光的装置，其目的是检测反向散射光并根据光学时畴反射测量方法借助于时间确定从产生反向散射光的地方到光纤传感器入口端的距离；用于根据反斯托克斯线与斯托克斯线的比率确定监测地温度的装置，其目的是提供有关监测地温度的信息；用于存储为所选监测点设定的决第值的数据表装置，其中所述决策值随着监测点所使用的“计算机模拟”的温度检测传感器的不同而有所变化；用于根据决策值判定监测地是否发生火灾的装置。
在工作过程中，按脉冲形式产生诸如激光束的细光束。将激光束脉冲序列引导到伸向监测地的细长光纤中。当激光束脉冲在光纤中传播时会产生反向散射光。当接收到反向散射光时，就可以根据光学时畴反射测量方法通过时间来确定从产生反向散射光的地方开始的反向散射光已经传播了多长的距离，并且检测斯托克斯与反斯托克斯线，然后计算其比率。根据反斯托克斯线与斯托克斯线的比率确定温度。在这之后根据反向散射光从其发源地开始已经经过距离判断它是哪一个监测点的温度。还根据数据表判断使用了哪一类型的“计算机模拟”温度检测传感器。具体地说，就是根据一个已被确定为是反向散射光发源地的监测点来做出所需的判定。最后将确定的温度与特定类型温度检测传感器的基准数据做比较，并做出是否发生火灾的判断。以上这种方案不需要每个监测点都有实际的用于火灾检测的传感器。
上述方案的优点在于：能够根据监测地中有关判定温度的信息判断整个火灾传感器系统是否正常或者是否处于安全状态。
从以下根据本发明的光纤型火灾传感器系统的描述中可以更好地理解本发明的其他目的与优点。参照的附图是：
图1用图解法表示了根据本发明的光纤型火灾传感器系统的整体结构；
图2用图解法表示了火灾传感器系统主要部件的结构；
图3表示于伸向建筑物的光纤传感器线的例子；
图4表示了对哪个监测点发生火灾做出判断的决策方案；
图5是表示如何确定哪个监测点发生火灾的流程图；
图6a、6b和6c表示在开水间、地下停车厂和烹调间中温度随时间变化的情况，表示对哪个地方的人们发出火警并通知发生火灾； 图7用图解方式表示一个传统的火灾传感器系统；和
图8用图解方式表示另一个传统的火灾传感器系统。
参照图1和图2，根据本发明的光纤型火灾传感器系统使用穿过监测地“L”的光纤传感器线1。光纤由芯和包层组成，并且芯和包层是由不同折射率的石英制成。如图3所示，光纤维传感器线1穿过大楼地下室的电气控制间EL、机器间ML、开水间BL和停车场MP，它还穿过大楼一层的警卫室GL、储藏室SL、办公室OL、烹调间KL和餐厅DL。使用一般的光纤即可，例如使用由50微米的芯和125微米包层组成的多模式分级指数型(GI)光纤。图3中圆圈内的数字表示从光纤束入口端到此地的距离。
图2表示了火灾传感器系统的主要部件2的结构。脉冲驱动器21(例如激光设备)对脉冲宽度为ΔT0的采样触发信号敏感，从而产生脉冲式激光束。经过包含频谱仪的光学控制器22将脉冲式激光束引导到光纤线1的光束入口端。当脉冲式激光束在光纤线上传播时，同时会一直产生反向散射的光，并且按给定采样速率(ΔT0)接收反向散射的光以检测该反向散射光。在数据处理器24中根据距光纤束入口端的距离确定产生所接收的反向散射光的地点，可以根据反向散射光到达光纤束入口端所需时间来确定距离。可以根据反斯托克斯线与斯托克斯线的比率确定监测点的温度。光学控制22中的光学滤波器把斯托克斯线与反斯托克斯线从反向散射光中分离出来，以将其转化成相应的电信号。在数据处理器24中对这些电信号进行处理，并首先根据反斯托克斯线与斯托克斯线的比率确定温度，接着与存储在相关温度数据存储单元25中的先前温度做比较来确定温度上升率。然后将这样确定的温度与温度上升率存储在温度数据存储单元25中。诊断单元26根据已确定的监测点温度判断整个系统是否正常或是否处于安全状态。
决策单元29根据数据表27判断产生所测温度的地方使用了哪种类型的温度检测，并且判断是否需要发出火灾警报。
数据表27包含的数据与三方面内容有关：第一，与光纤线束入口端到反向散射光发源地的距离有关的温度检测地的标识符；第二，在监测地的选择点中使用的固定的温度检测型和上升率温度检测型传感器模拟值；第三，为监测地的选择点设定的决策值，其中所述决策值与在此地使用的模拟传感器的类型有关。下面的监测区域数据表“A”更具体地表示出如何根据最近与最远距离表示监测地1、2、3和4，即：地下室、地下停车场、一层的走廓和一层的餐厅。决策数据表“B”表示固定温度检测型和上升率温度检测型传感器的模拟值与表示监测室的特定距离之间的关系，以及这种传感器的模拟值与用于发出火灾警报和通知发生火灾的决策值之间的关系。具体地说，只有地下开水间BL使用了固定温度检测计算机模拟值来检测高于预定值的周围温度的上升，而其它地方如EL、ML、MP、GL、SL、OL、KL和DL都使用了上升率温度检测计算机模拟值来检测高于预定值的周围温度上升率。
借助于数值设定单元28可适当地设定决策数据表B中用于发出火灾警报和通知发生火灾的决策值，以使它们满足周围热环境或伸向房间的光纤线上选择点的需要。
监测地数据表“A”
监测地序号 光纤线(米) 房间 最近距离 最远距离 1 5 53 地下室 2 54 80 地下停车场 3 110 128 一层通道 4 129 145 一层餐厅
决策数据表“B”
光纤距离 火警 发生火灾 房间 类型 值 类型 值 . . . . 38固定 80固定 90 地下开水间 . . . . 55上升率 5上升率 7.5 地下停车场 56上升率 5上升率 7.5 地下停车场 57上升率 5上升率 7.5 地下停车场 ： ： ： ： 130上升率 7.5固定 60 餐厅一层 131上升率 7.5固定 60 餐厅一层 ： ： ： ： 140上升率 7.5上升率 10 餐厅一层 141上升率 7.5上升率 10 餐厅一层 ： ： ： ：
如图4所示，决策单元29包括：温度信息存储设备30，用于储存从温度存储单元25中检索出来的温度数据；温度基准存储设备31，带有从数据表27中检索出来的数据表“A”和数据表“B”；比较器32，用于将温度数据(即：温度与温度上升率)与基准数据进行比较；和火灾信息存储设备33，用于储存由比较结果产生的火灾信息。决策单元29和诊断单元26与显示接口单元34相连，以用音频或视频的方式提供火警或发生火灾的信息，并在检测到不正常情况时，将异常状态通知给值班人员。
图5描述了光纤型火灾传感器系统的工作流程。
首先，将数据表“A”的第一行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤S50)，然后，确定温度信息存储设备30中的温度数据是来自监测地1(或地下室)的温度数据。接着将数据表“B”中相应行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤S51)以查出温度数据发源地是“38米远的开水间BL”，并查出在那使用的温度检测传感器模拟值属于固定类型的。于是，将所识别的温度T与比较器32中的决策值Ts(＝90)相比较(参见图6a；步骤S52)。如果T≥Ts，就设备“发生火灾”标志。如果T＜Ts，则将数据表“B”复位(步骤S53)，并且再将在那使用的温度检测传感器模拟确定为固定类型的。然后将所识别的温度T与比较器32中的决策值Tq(＝80)相比较(步骤S54)。如果T≥Tq就设置“火灾警报”标志。如果T＜Tq，按如下所述对后续监测地重复上述过程。
将数据表“A”的第二行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤S55)，然后，确定温度信息存储设备30中的温度数据是来自监测地2(或地下停车场)的温度数据。接着将数据表“B”中相应行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤S56)以查出温度数据发源地是“55米远的地下停车场”，并查出在那使用的温度检测传感器模拟值是上升率类型的。然后确定所识别的温度T与存储在温度信息存储设备30中的先前温度的差值ΔT，并将差值ΔT与比较器32中的决策值ΔTs(＝7.5)相比较(参见图6B；步骤S57)。如果ΔT≥ΔTs，就设置“发生火灾”标志。如果ΔT＜ΔTs，则将数据表“B”复位(步骤S58)，并且再次将在那使用的温度监测传感器模拟值确定为上升率类型。然后，将识别的温度上升率与比较器32中的决策值ΔTq(＝5)作比较(步骤S59)。如果ΔT≥ΔTq，就设置“火灾警报”标志。否则，如果ΔT＜ΔTq，则对后续监测地重复上述过程。
将数据表“A”的第三行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤60)，然后，确定温度信息存储设备30中的温度数据是来自监测地4(或餐厅)。接着将数据表“B”中相应行从数据表27中送到温度基准存储设备31(步骤61)以查出温度数据发源地是“130米远的餐厅”，并查出在那使用温度检测传感器模拟值属于上升率类型的。然后确定所识别温度T1q与先前温度的差值ΔT1q，并将差值ΔT1q与比较器32中的决策值ΔT1s(＝60)相比较(参见图6c，步骤S62)。如果ΔT1q≥ΔT1s，就设置“发生火灾”标志。如果ΔT1q＜ΔT1s，则将数据表“B”复位(步骤S63)，并且再将在那使用的温度监测传感器模拟值确定为上升率类型。然后，将识别的温度上升率ΔT1与比较器32中的决策值ΔT1q(＝7.5)作比较(步骤S64)。如果ΔT1≥ΔT1q就设置“火灾警报”标志。否则，如果ΔT1＜ΔT1q，则对后续监测地重复上述过程。
对整个光纤传感器线重复上述过程，逐个访问监测点。在对所有监测点做出决策之后，如果有火警和/或发生火灾信息，就通过显示接口单元34显示信息(步骤65)。
在上述光纤型火灾传感器系统中只使用了单个光纤线。可以对其进行修改，例如使用多条光纤线，并给光纤控制22加上光纤开关装置，于是能逐个开关光纤线。