WEST LAFAYETTE, Ind. – Инженеры Университета Пердью разработали новый тип пожарного извещателя, который измеряет температуру для обнаружения пламени и имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными детекторами дыма.
«Одним из преимуществ этого устройства является то, что ему не нужно «смотреть» прямо на пламя, чтобы «увидеть» его», - говорит Джей Гор, профессор машиностроения в Purdue, специализирующийся на исследованиях горения..
Он может улавливать отражения от огня от стен, поэтому он может напрямую исследовать помещение с несколькими комнатами на наличие огня из одного места. Это дает ему очень быстрое время отклика по сравнению с детектором дыма, который не срабатывает до тех пор, пока дым не дойдет до него - задержка, которая может составлять несколько минут». использоваться на больших складах, но также принесет пользу дома.
Гор и Юдая Сиватхану, научный сотрудник Purdue, разработали новый детектор с помощью двухлетнего исследовательского гранта от Центра исследований пожаров при Национальном институте стандартов и технологий (NIST).
Поскольку новое устройство использует волоконную оптику для обнаружения излучения от огня, оптические волокна могут быть легко проложены от центрального блока обнаружения до каждой комнаты в многоэтажном здании, говорит Гор, обеспечивая «полное» покрытие.
Также устройство Purdue будет полезно тем людям, которые периодически выключают свои детекторы дыма, чтобы избежать ложной тревоги. Инженеры Purdue говорят, что их устройство уменьшит количество ложных срабатываний, потому что оно не реагирует на обычные бытовые события, такие как горячая плита или пережаренный гамбургер.
Прототип детектора громоздкий, но Сиватхану учредил малый бизнес En'Urga Inc. в Центре бизнеса и технологий Purdue, чтобы разработать детектор для промышленного и коммерческого использования в течение следующих трех-пяти лет. Сиватхану представил информацию о новом извещателе 15 августа на Второй международной конференции по исследованиям и технике пожаров в Гейтерсбурге, штат Мэриленд.
Устройство, которое обнаруживает характерный свет, испускаемый неконтролируемым пламенем, может быть подключено к телефону или персональному компьютеру, чтобы автоматически уведомлять пожарную часть и выдавать звуковые инструкции по безопасности, когда начинается пожар, говорит Гор.
"Если бы устройство было подключено к персональному компьютеру, как у нас в лаборатории, компьютер можно запрограммировать на повторение инструкций по технике безопасности для людей в доме, таких как "Держитесь ближе к полу" или «Подползите к ближайшей двери», - говорит Гор. «Это может быть очень полезно в чрезвычайной ситуации, когда люди могут паниковать, но это особенно важно для маленьких детей, которых пугают страшные громкие сигналы тревоги. Голос родителя может быть очень успокаивающим, даже если он исходит из компьютера.
"Я считаю, что в ближайшие несколько лет домашние ПК будут контролировать домашние системы охраны и безопасности, а оптоволоконные сети связи будут передавать такие сигналы в дополнение к голосу и данным. Этот детектор может быть легко интегрирован в такую коммуникационную сеть."
Длина волны света, которую улавливает детектор, находится в ближнем инфракрасном диапазоне, другими словами, это тепло. «Идея использования тепла для обнаружения пожаров не нова, но мы применили к процессу уникальный алгоритм дискриминации, чтобы исключить ложные тревоги», - говорит Гор, чьи предыдущие исследования различных типов пламени помогли исследователям NIST в анализе нефтяных скважин. пожары в Кувейте.
За последние два года, пока они разрабатывали детектор, Сиватхану, Гор и их аспиранты исследовали излучение в ближней инфракрасной области, испускаемое несколькими «стандартными» типами пожаров. Эти типы пожаров охватывают широкий спектр горючих материалов.
«Мы проанализировали пламя, основываясь на том, как интенсивность света колеблется, когда оно горит», - объясняет Гор. «Например, мы можем видеть пик интенсивности каждую десятую долю секунды, а затем картина повторяется. Такой тип частоты колебаний характерен для неконтролируемого пожара».
Как только пламя обнаружено, сложная компьютерная программа анализирует колебания его интенсивности в ближнем инфракрасном диапазоне - так называемую инфракрасную сигнатуру - и определяет, следует ли подать сигнал тревоги. В то время как анализ инфракрасных сигнатур используется военными различными способами, его использование для обнаружения возгорания является новым приложением.
«Мы «научили» детектор не реагировать на обычное бытовое пламя, такое как свечи, газовые плиты и зажигалки», - говорит Сиватхану. «Он также не реагирует на колебания от нагревательных плит, солнечного излучения или флуоресцентного света, которые отличаются от колебаний от неконтролируемого пламени.
Мы также установили корректирующий фильтр, когда узнали, что детектор срабатывает, когда кто-то быстро машет рукой перед плитой, расположенной в прямой видимости детектора. У нас все еще есть проблема со срабатыванием сигнализации. от камина, который представляет собой неконтролируемое пламя, но мы разрабатываем способы, которые могут сделать устройство «слепым» к определенным местам в комнате. Обычные детекторы дыма также срабатывают от дыма из каминов».
Еще одна ошибка нового извещателя, которую необходимо устранить, – это трудности с обнаружением тлеющего огня, область, в которой детекторы дыма также медленно реагируют из-за того, что дыму требуется время, чтобы достичь извещателя.
«Интенсивность, полученная для тлеющих пожаров, слишком мала для нашего детектора, чтобы успешно отличить их от фонового шума», - говорит Гор. «Однако теперь доступны новые, более чувствительные инфракрасные технологии, которые могут расширить эту возможность в нашем детекторе."
Сиватану и Гор получили новый трехлетний грант от Национального института стандартов и технологий на исследования, которые будут сосредоточены на обнаружении дальнего инфракрасного излучения, испускаемого огнем, типа излучения, связанного с тлением.
Источники: Джей Гор, (765) 494-1452; электронная почта, [email protected]
Юдая Шиватхану, (765) 494-9364; электронная почта, [email protected]
Писатель: Аманда Зигфрид, (765) 494-4709; электронная почта, [email protected]
Служба новостей Purdue: (765) 494-2096; электронная почта: [email protected]
РЕФЕРАТ
Экспериментальная и численная оценка пожарного извещателя ближнего инфракрасного диапазона
Ин-Дже Чжу, Эндрю Ллойд, Юдая Сиватхану, Джей Гор - Центр тепловых наук и двигателей, Школа машиностроения, Университет Пердью
Пожарные извещатели ближнего инфракрасного диапазона работают по принципу обнаружения возгорания на основе статистического анализа кажущейся температуры источника возгорания. Кажущаяся температура источника оценивается по интенсивности излучения, падающего на пожарный извещатель на двух длинах волн ближнего инфракрасного диапазона. Однако в некоторых случаях пожары не находятся в прямой видимости извещателя, и большая часть падающего на извещатель излучения достигает его после многократного отражения от стен здания. Представлено экспериментальное и численное исследование влияния этих отражений на температуру, определяемую пожарным извещателем ближнего инфракрасного диапазона. Экспериментальная оценка проводилась с использованием трех открытых и двух тлеющих костров. Результаты показывают, что пожарный извещатель ближнего инфракрасного диапазона способен отличать открытый огонь от отраженного излучения. Однако для тлеющих пожаров интенсивность, полученная от отраженного излучения, слишком мала, чтобы ее можно было успешно отличить от фонового шума. Численная оценка эффективности пожарного извещателя ближнего инфракрасного диапазона в цилиндрических и прямоугольных корпусах проводилась с использованием алгоритма отслеживания фотонов в сочетании с методом дискретной функции вероятности. Численная оценка подтверждает, что извещатель может успешно обнаруживать пожары по отраженному излучению, если его чувствительность достаточно высока.