Устройство для многоточечной сигнализации

 

УСТРОЙСТВ© ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее по числу точек контроля одни однотипные датчики, подключенные к первому вычислителю среднего значения и одним входам первых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значения, и.блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства и достоверности сигнализации, в него введены по числу точек контроля другие однотипные датчики, ч:етыре вычислителя среднего значения и вторые вычислители отклонения сигналов датчиков от среднего значения, блоки возведения в квсшрат, умножения , извлечения квадратного корня и деления, пять элементов ИЛИ и два элемента И, выходы других однотипных датчиков подключены к второму вычислителю среднего значения и первым входам вторых., вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых под ключены к выходу второго вычислите ля среднего значения, выходы первых и вторых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых и вторых блоков возведения в квадрат и входам блоков умножения, выходы блоков возведения в квадрат подключены соответственно к третьему и четвертому вычислителям среднего значения, выходы которых подключены соответственно к входам блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственнок одним входам первого и второго элементов ИЛИ и к одним входам блоков (Л деления, выходы блоков умножения через пятый вычислитель среднего значения подключены к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выхол которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третьи входы которых , подключены соответственно к выходам первого и второго вычислителей сред-, С35 него значения, входы одних и других однотипных датчиков подключены соотсо ветственно к входам третьего и чет00 вертого элементов ИЛИ, выходы которых подключены к блоку индикации и со к одним входам элементов И, другие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к .блоку индикации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(51) G 08 В 25 00

1

ОПИСАНИК ИЗОБРЕт НИЙ. ! Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ б

1, (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3425974/18-24 (22) 19. 04.82 (46) 28.02.84. Вюл. В 8 (72) А.В.Шмойлов (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.И.Кирова (53) 654.9(088.8) (56) 1. Патент США Р 3 778796, кл. 340-216, опублик. 1973.

2. Патент США Р 347 57 50, кл. 340-413, опублик. 1970 (прототип) . (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ, содержащее по числу точек контроля одни однотипные датчики, подключенные к первому вычислителю среднего значения и одним входам первых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значения, и. блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства и достоверности сигнализации, в него введены по числу точек контроля другие однотипные датчики, четыре вычислителя среднего значения и вторые вычислители отклонения сигналов датчиков от среднего значенкя, блоки возведения в квадрат, умножения, извлечения квадратного корня и деления, пять элементов ИЛИ и два элемента И, выходы других однотипных датчиков подключены к второму вычислителю среднего значения и первым входам вторых, вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых под» ключены к выходу второго вычислите ля среднего значения, выходы первых и вторых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых и вторых блоков возведения в квадрат и входам блоков умножения, выходы блоков возведения в квадрат подключены соответственно к третьему и четвертому вычислителям среднего значения, выходы которых подключены соответственно к входам блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственно к одним входам первого и второго элеЯ ментов ИЛИ и к одним входам блоков деления, выходы блоков умножения че- / рез пятый вычислитель среднего значения подключены к второму входу С первого блока деления, выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третьи входы которых, подключены соответственно к выходам первого и второго вычислителей среднего значения, входы одних и других однотипных датчиков подключены соответственно к входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых подключены к блоку индикации и к сдним входам элементов И, другие входы которых подключены соответст- . венно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы — к входам пятого элемента ИЛИ, выход ксторого псщключен к .блоку индикации.

1 07 6933

20

Изобретение относится к технике контроля изделий, веществ, газов и может быть использовано Для охранно-пожарной сигнализации.

Известно устройство для многоточечной сигнализации, в котором сигналы совокупности однотипных датчиков, размеценных в заданных точках контролируемого объекта, спрашиваются непрерывно или в разделенном времени устройством логической обработки (пороговьм устройством, центральным пультом) . На основании данной процедуры вырабатывается сигнал для запуска световой и звуковой индикации Я .

Недостатком данного устройства является невозможность достижения одновременно высоких чувствительности и достоверности обнаружения аварийной ситуация. Чем чувствительнее

-устройство, тем чаще оно ложно срабатывает. Загрубление чувствительности устройства приводит к резкому ухудшению обнаружительной способности, снижая в некоторых случаях эффективность действия до нуля.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для многоточечной сигнализации, содержащее по числу точек контроля однотипные датчики, подключенные к вычислителю среднего значения сигналов и одним входам вычислителей отклонения сигналов от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднего значения сигналов, выходы вычислителей отклонения сигналов от среднего значения подключены к блоку индикации (2) .

В известном устройстве напряжение контролируемых датчиков сравнивается со средним значением напряжений других датчиков, результат сравнения используется для сигнализации, значительно повышается достоверность обнаружения аварийной ситуации и соответственно снижается число ложных срабатываний благодаря использованию среднего значения электрических сигналов датчиков. Опасность ситуации растет с ростом среднего значения щ температуры, при этом в среднем значении содержится опосредованная информация о сигналах всех датчиков, благодаря чему вероятность ложной информации в среднем гораздо ниже, чем в сигнале отдельного датчика.

Логическое взаимоувязывание порогов действия по каналам среднего значения и отдельных датчиков обеспечивает дополнительную фильтрацию ложной информации.

Недостатком известного устройства для многоточечной сигнализации является низкая обнаружительная способность в случае, когда состояние объ-. екта неоднозначно связано с контро- лируемым фактором.

Цель иэобритения — повышение чувствительности устройства и достоверности сигнализации, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для многоточечной сигнализации, содержащее по числу точек контроля одни однотипные датчикй, подключенные к первому вычислителю среднего значения и одним входом первых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя среднегоо значения и блок индикации, введены по числу точек контроля другие ,однотипные датчики, четыре вычислителя среднего значения и вторые вычислители отклонения сигналов датчиков от среднего значения, блоки возведения в квадрат, умножения, извлечения квадратного корня и деле ния, пять элементов ИЛИ и два элемента И, выходы других однотипных датчиков подключены к второму вычислителю среднего значения и первым входам вторых. вьиислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу второго вычислителя среднего значения, выходы первых и вторых вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно к входам первых и вторых блоков возведения в квадрат и входам блоков умножения, выходы блоков возведения в квадрат подключены соответственно к третьему и четвертому вычислителям среднего значения, вы= ходы которых подключены соответственно к входам блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соответственно к одним входам первого и второго элементов ИЛИ и к одним входам блоков деления, выходы блоков умножения через пятый вычислитель среднего значения подключены к второму входу первого блока деления, выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, третьи входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго вычислителей среднего значения, входы одних и других однотипных датчиков подключены соответственно к входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, выходы которых подключены к блоку индикации и к одним входам элементов И, другие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов ИЛИ, а выходы - к входам пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к блоку индикации.

1 076933

Предлагаемое устройство реагирует йа сигналы датчиков двух типов, т.е. на два фактора, связанных с состоянием объекта. Причем наряду с параметрами непосредственно сигналов дат. чиков система использует также ряд моментно-статистических характеристик распределения сигналов: среднее значение (математическое ожидание) сигналов датчиков первого вида (как у прототипа), среднее значение сигна-10 лов датчиков второго вида, рассеяние (среднеквадратическое отклонение) сигналов раздельно датчиков первого и второго вида, корреляцию (коэффициент корреляции) между сигналами 15 датчиков первого и второго видов.

Использование второго фактора, связанного с заданным состоянием объекта, существенно повышает .вероятность достоверного обнаружения этого 70 состояния. Если среднее значение сдного фактора подвержено колебаниям за счет изменения параметров .внешних услоний объекта, то маловероятно, чтобы среднее значение другого факто-75 ра было подвержено таким же колебаниям при этом. Рассеяние каждого из факторов в нормальных условиях функционирования объекта в большинстве случаев не может быть большим. Корреляция между факторами, как правило, в нормальных условиях функционирования равна нулю и возникает только тогда, когда появляются отклонения от среднего значения каждого из факторов, что характерно для случаен, когда развивается интересующее состояние объекта, связанное с данными факторами.

На чертеже изображено предлагае- 40 мое устройство.

Устройство содержит по числу точек контроля одни однотипные датчики 1, подключенные к первому вычислителю 2 4 среднего значения и одним входом первых вычислителей 3 отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу вычислителя 3 среднего значения, выходы других однотипных датчиков 4 подключены к второму вычислителю 5 среднего значения и первым входам вторых вычислителей б отклонения сигналов датчиков от среднего значения, вторые входы которых подключены к выходу второго вычислителя 5 среднего значения, выходы первых 3 и вторых б вычислителей отклонения сигналов датчиков от среднего значения подключены соответственно 60 к входам первых 7 и вторых 8 блоков возведения н квадрат и входам блоков 9 умножения, выходы блоков 7 и S возведения в квадрат подключены соответственно к третьему 10 и четвертому 11 вычислителям среднего значения, выходы которых подключены соответственно к входам блоков 1 2 и 13 извлечения квадратного корня, выходы которых подключены соотнетственно, к одним входам первого 14 и второго 15 элементов ИЛИ и к одним входам блоков 1 6 и 17 деления, выходы блоКоВ 9 умножения через пятый вычислитель 1 8 среднего значения подключены к второму входу первого блока 1 6 деления, выход которого подключен к второму входу второго блока 17 деления, выход которого подключен к вторым входам первого 14 и второго 15 элементов ИЛИ, третьи входы которых подключены соответственно к ныходам первого 2 и второго 5 вычислителей среднего значения, выходы одних 1 и других 4 однотипных датчиков подключены соответственно к входам третьего 19 и четвертого 20 элементон ИЛИ, выходы которых подключены к блоку 21 индикации и к одним входам элементов И 22 и 23, другие входы которых подключены соответственно к выходам первого 14 и второго 15 элементов ИЧИ, а выходы — к Входам пятого 24 элемента ИЛИ, выход которого подключен к блоку 21 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы одних 1 и других 4 однотипных датчиков непрерывно поступают соответственно на.вычислители 2 и 5 среднего значения и на одни входы вычислителей 3 и 6 отклонения сигналов датчиков от среднего значения и элемента ИЛИ 19 и 20. В вычислителях 2 и 5 формируются средние значения ю

M(x) = —, Е x„, tA (qadi = — Q y

1= 1 где X и у; -" сигналы ) — x датчиков первого и второго вида;

M (м ) и M (q ) — средние значения сигналов датчиков перного и второго вида;

n — одинаковые числа датчиков первого и второго вида.

Средние значения M(X) и ММу) подаются также на вычислители 3 и б отклонения,на выходе которых получаются сигналы х; -М(), у;-М(у), т.е. отклонения от средних значений. Отклонения „-М (x), проходя блоки 7 возведения в квадрат преобразуются в сигналы t к, -M(x)j2 . Точно также отклонения ; -М (q) с помощью блоков 8 возводятся н квадрат(9i -М(у)1

Аналогично блоки 9 умножения перемножают отклонения первого и второго вида. На выходе этих блоков образуются произведения (х; -M (x)) t q, -М (у ))

Нычислители 11 и 10 осредняют квадраты отклонений

i076933 к, -N(y)J g ; -M (g)), т.е., O(K) — „Е (х;-М(х) j",,т) = а вычйслйтель 18 - произведения .отклонений 1х, -m()t)| Tq; -M(pe т.е. и ("4q)"- „K jx, -4(x))(. -М(ц}), B результате формируются дисперсии сигналов датчиков первого ф (Х) и вто-)O рого 3 (q) типов, корреляционный момент между этими сигналами К(Х„)).

Сигналы D (х) и D (и) поступают на входы блоков 12 и 13 извлечения квадратного корня, на выходе которых они преобразуются в среднеквадратические отклонения 6 (х)* D(х) б (g) = ф(ц) характеризующие рассеяние сигналов датчиков соответственно первого и второго видов.

Сигнал К(Х,ц), образующийся на выходе вычислителя 18, подан на второй вход блока 16 деления, на первый вход которого подан сигнал () с выхода блока 12. На выходе блока lб оказывается сформированным промежуточ ный сигнал K(x,ц )/6(х), который поступает на второй вход блока 17 деления, на первый вход которого приходит сигнал 0 ()) с выхода блока 18. На выходе блока 17 получается коэффициент корреляции -4 (К, ) ) = К (Х, q ) /б (Х ) 6 (9 ), определяющий тесноту взаимосвязи между сигналами датчиков первого и второго видов. Сигналы М(Х) и б (х), М () и 6 (g) подаются соответственно З5 на элементы ИЛИ 14 и 15, а сигнал

К(Х, ) — на оба эти элемента. Они вырабатывают лОГические сигналы элемент 19 С1 X х >х

19 „«» «Ор 40

Vl элемент 20 С о= F g 0„0, ((310 элемент 14 С1 = (jM(X) 4 и хД+

+ A(x) >dxo3 +L<(xi > Ко)1 ° элемент 15 С = ((M(g) e д)+ 45

+« (Ч) З + (х Ч) К g3 т„е. на выходах блоков появляется логический сигнал, если сигналы датчиков 1 первого вида х,, их среднее значение M(X) и рассеяние G (r ), сиг- g() налы датчиков 4 второго вида ц,, их среднее М () и рассеяние g ()), корреляция между сигналами первого и второго вида превысит заданные уставкй каналов соответственно датчиков 1 первого вида х;О, среднего значения

e

второго вида, корреляции между сйгналами первого и второго вида Кд.

Элементы И 22 и 23 вырабатывают соответственно сигналы С 7-- С ) С 4,.

СЯЪ С20 С>5

Сигналы С1 и С поступают на элемент ИЛИ 24, который формирует сигнал С 14 = С +С . Сигналы С ), С О, С1 поданы на блок 2.1 индикации, причем сигнал С 4 возбуждает звуковую индикацию, свидетельствующую о срабатывании системы, а сигналы С(9 и С о вызывают свечение светоиндикаторов, указывающих номера каналов датчиков первого и второго вида, которые сработали, т.е. место аварийной опасности контролируемого объекта.

При организации индикации указанным способом уставки хо„ и ц; должны быть выбраны равными максимальным значениям. диапазонов сигналов первого и второго видов в нормальных условиях

|функционарования объекта, а сигнал на срабатывание С 4 системы контроля — определен требуемыми уставками по моментно-статистическим критериямц хо о ° Хо td)p H KO.

Сигналы действия каналов датчиков С 9, С указывают место объекта, откуда контролируемые факторы выали из нормального диапазона, т.е. место развития интересующего состояния объекта. Сигнал С 4 обнаруживает аварийную ситуацию.

Достоверность обнаружения системой заданного состояния объекта по моментно-статистическим критериям существенно выше, чем в случае извес тной системы, реагирующей на заданные пороги сигналов датчиков.

Построение блоков предлагаемой системы на основе современных электронных полупроводниковых элементов не вызывает затруднений. Принципиальные схемы всех блоков выполнены на операционных усилителях, линейных и нелинейных решающих резисторах, полупроводниковых элементах в функции данных резисторов, электронных ключах, !

1076933

Составитель Л. Линецкий

Редак тор H. Ковалева Техред C. Ле ге з а КОРректор A а Тяско

Заказ 753/47 Тираж 569 Подписное

BHVHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб... д. 4/Б

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,. 4