Энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний

Изобретение относится к системам пожарной безопасности, а именно к энергетически автономному устройству для обнаружения возгораний. Устройство содержит температурный чувствительный элемент (1), источник неэлектрической энергии (2), преобразователь неэлектрической энергии в электрическую (3), электронный модуль для передачи сигнала (4) в центр мониторинга для определения местоположения возгорания. Температурный чувствительный элемент (1) состоит из материала, в котором при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения возникает самораспространяющаяся экзотермическая реакция. Источник неэлектрической энергии (2) состоит из тепловыделяющего материала. Преобразователь неэлектрической энергии в электрическую (3) представляет собой термоэлектрический генератор. Технический результат заключается в повышении автономности и надежности работы устройства, что обеспечивает возможность его использования без дополнительного контроля и обслуживания. 1 ил.

 

Данное энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний относится к системам пожарной безопасности и может быть применено для обнаружения очагов пожаров и контроля за их распространением в условиях полного отсутствия источников электроэнергии или альтернативных источников питания.

Известно техническое решение, в котором предложен способ мониторинга лесных пожаров и комплексная система раннего обнаружения лесных пожаров, построенная на принципе разносенсорного панорамного обзора местности с функцией высокоточного определения очага возгорания, основанное на мониторинге местности посредством тепловизионной камеры и видеокамеры, закрепленных на вышках сотовой связи, с последующей передачей изображений на центральный сервер для анализа [1]. Недостаток данного технического решения состоит в том, что для его реализации необходимо стационарный источник электроэнергии, такой как электрический генератор или постоянное подключение к единой электрической сети. Таким образом, предложенный способ не является энергетически автономным и инфраструктурно независимым.

Известен способ автоматического установления местоположения лесного пожара, характеризующийся тем, что на наиболее пожароопасных участках леса или торфяников, размещают по площади скважины с установкой в них перфорированных труб с датчиками температуры, соединенных между собой сигнальные проводники с набором резисторов и перемычек из легкоплавящегося материала, определяют границы пожара и фиксируют его координаты на лесопожарной карте, устанавливают модем сотовой связи и солнечную батарею, измеряют температуру в перфорированных трубах и сопротивление сигнальных проводников, сравнивают с допустимыми значениями, формируют при их превышении информацию о возникновении пожара и передают информацию по каналам сотовой связи в диспетчерский центр [2]. Недостатком данного способа является то, что для эксплуатации системы фиксации температуры и передачи данных по каналам сотовой связи необходимо наличие солнечной батареи в качестве источника питания, что затрудняет работу системы в условиях отсутствия солнечного света и необходимости обслуживания солнечного элемента, например чистки поверхности от пыли и грязи.

Известно техническое решение, в котором предложено автономное устройство для детектирования лесных пожаров, представляющее корпус, в который помещена электромагнитную катушка, элемент с памятью формы в виде пружины и электронный модуль для передачи сигнала [3]. При достижении температуры порогового значения пружина, выполненная из материала с памятью формы, разжимается и приводит в движение сердечник электромагнитной катушки, при перемещении которого начинается вырабатываться электрическая энергия для питания модуля передачи сигнала. Недостаток данного технического решения состоит в том, что перемещение сердечника в электромагнитной катушке неконтролируемо и может привести к генерации недостаточного количества энергии для питания модуля передачи сигнала.

Наиболее близким техническим решением является «Энергетически самообеспеченное устройство для обнаружения пожаров и способ обнаружения лесных пожаров, выполненный на основе такого устройства», включающее температурный чувствительный элемент, состоящий из материала с памятью формы, который одновременно является источником неэлектрической энергии, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую, представляющий пьезоэлектрический элемент, интегральный модуль передачи сигнала, предупреждающий о пожаре [4]. Суть работы данного устройства в том, что при достижении температуры порогового значения температурный чувствительный элемент механически воздействует на пьезоэлектрический элемент, который передает электрическую энергию в модуль передачи сигнала. Главные недостатки данного технического решения состоит в том, что 1) электрическая энергия, вырабатываемая в момент одноразового механического воздействия чувствительного элемента на пьезоэлектрический элемент может оказаться недостаточной для передачи радиосигнала, требующее продолжительного времени, 2) с течением времени происходит деградация электрофизических параметров пьезоэлектрического элемента, которые влияют на величину генерируемой им электрической энергии, и 3) при достижении температуры точки Кюри происходит полная деполяризация пьезоэлектрического элемента, которая составляет для пьзокерамики на основе цирконат-титаната свинца порядка 130-380°С, что выводит пьезоэлемент из строя. Эти недостатки ограничивают условия, в которых данное устройство может быть применено.

Задачей настоящего изобретения является увеличение диапазона рабочих температур, продолжительности работы и тем самым повышение автономности и надежности устройства, что обеспечит возможность его использования без дополнительного контроля и обслуживания.

Для достижения этого предлагается конструкция энергетически автономного устройства для обнаружения возгораний, включающее температурный чувствительный элемент, источник неэлектрической энергии, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую, электронный модуль для передачи сигнала в центр мониторинга для определения местоположения возгорания, в котором температурный чувствительный элемент состоит из материала, в котором при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения возникает самораспространяющаяся экзотермическая реакция, источник неэлектрической энергии состоит из тепловыделяющегося материала, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую представляет собой термоэлектрический генератор.

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что температурный чувствительный элемент состоит из материала, в котором при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения возникает самораспространяющаяся экзотермическая реакция, источник неэлектрической энергии состоит из тепловыделяющегося материала, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую представляет собой термоэлектрический генератор.

Такая совокупность отличительных признаков позволяет решить поставленные задачи и устранить недостатки способа-прототипа, а именно, данная конструкция энергетически автономного устройства для обнаружения возгораний при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения позволяет обеспечить непрерывную работу электронного модуля передачи сигнала в течение более нескольких минут для успешного уведомления центра мониторинга о возгорании, обладает высокой надежностью, что позволяет работать в широком диапазоне температур от -80°С до +900°С, долговечностью, срок службы которого может превышать более 10 лет, является компактным, портативным и полностью энергетический автономной системой, не требующая дополнительного контроля и обслуживания.

На фиг. 1 приведено предлагаемое энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний, где: 1 - чувствительный элемент; 2 - источник неэлектрической энергии; 3 - преобразователь неэлектрической энергии в электрическую; 4 - электронный модуль для передачи сигнала.

Проведенные патентные исследования показали, что совокупность признаков предлагаемого изобретения является новой, что доказывает новизну энергетически автономного устройства для обнаружения возгораний. Стоит отметить, что патентные исследования показали, что в научно-технических источниках отсутствуют данные, оказывающие влияние отличительных признаков заявляемого изобретения на достижение технического результата, что подтверждает изобретательский уровень предлагаемого устройства.

Настоящее изобретение позволяет устранить недостатки способа-прототипа, обеспечивая автономную и надежную работу устройства в более высоком температурном диапазоне, не требующее дополнительного контроля и обслуживания.

Пример. Энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний представляет собой герметичный корпус, содержащий внутри термоэлектрический генератор. С горячей стороны термоэлектрического генератора располагается источник неэлектрической энергии, который состоит из тепловыделяющего материала на основе Ni-Al в виде цилиндра толщиной 2-5 мм и диаметром 2-3 см. В корпус через герметичное отверстие с подводом к тепловыделяющему элементу введен чувствительный элемент, который представляет собой шнур длинной 5-50 см и диаметром 1-2 мм, состоящий из композитного материала на основе поливинилденфторида и алюминия. К термоэлектрическому генератору подключен электронный модуль передачи сигнала, который передает сигнал и местоположение устройства в центр мониторинга в разрешенном диапазоне частот.

Данная конструкция энергетически автономного устройства для обнаружения возгораний при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения позволяет обеспечить непрерывную работу электронного модуля передачи сигнала в течение более нескольких минут для успешного уведомления центра мониторинга о возгорании, обладает высокой надежностью, что позволяет работать в широком диапазоне температур от -80°С до +900°С, долговечностью, срок службы которого может превышать более 10 лет, является компактным, портативным и полностью энергетический автономной системой, не требующая дополнительного контроля и обслуживания.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации 2486594, опубл. 27.06.2013

2. Патент Российской Федерации 2457875, опубл. 10.08.2012

3. Патент Франции 3044802 А1, опубл. 12.04.2015

4. Патент Франции WO 2016151250 A1, опубл. 29.09.2016 - прототип

Энергетически автономное устройство для обнаружения возгораний, включающее температурный чувствительный элемент, источник неэлектрической энергии, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую, электронный модуль для передачи сигнала в центр мониторинга для определения местоположения возгорания, отличающееся тем, что температурный чувствительный элемент состоит из материала, в котором при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения возникает самораспространяющаяся экзотермическая реакция, источник неэлектрической энергии состоит из тепловыделяющего материала, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую представляет собой термоэлектрический генератор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для получения информации о трубопроводе. Предложено устройство для предоставления информации о по меньшей мере одном трубопроводе, температура внешней поверхности которого при его эксплуатации отличается от температуры среды, окружающей указанный по меньшей мере один трубопровод, содержащее по меньшей мере одну радиочастотную метку, предназначенную для расположения на по меньшей мере одном трубопроводе или на расстоянии от него.

Изобретение относится к термоэлектрическим источникам питания. Сущность изобретения: автономный портативный термоэлектрический источник питания включает термоэлектрическое устройство, преобразующее тепло в электричество, источник тепла, находящийся в тепловом контакте с нагреваемой стороной термоэлектрического устройства, теплообменник, находящийся в тепловом контакте с охлаждаемой стороной термоэлектрического устройства, накопитель электрической энергии.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электроснабжения автономных объектов. Технический результат заключается в снижении тепловыделения сверхвысокооборотных микрогенераторов.

Использование: для термоэлектрических обратимых циклов, реализованных с помощью эффектов Зеебека и Пельтье. Сущность изобретения заключается в том, что способ прямого преобразования теплоты в электрическую энергию в термоэлектрическом цикле, осуществляемый при подводе теплоты от нагревателя в место контакта разнородных полупроводниковых стержней из электронного (n типа) и дырочного (р типа) материалов, основанном на обратимом эффекте Зеебека, и выделении теплоты в холодильник при обратимом эффекте Пельтье на противоположных концах стержней в местах контакта с токосъемниками, входящих в электрическую цепь с нагрузкой, отличается тем, что преобразование теплоты в электрическую энергию осуществляется в прямом обратимом термоэлектрическом цикле при подводе теплоты в место контакта электрически соединенных разнородных полупроводниковых стержней термоэлектрического элемента из электронного (n типа) и дырочного (р типа) материалов, каждый из которых имеет электрический и тепловой контакт с шинами из электропроводящего материала, например из меди, расположенными по всей длине стержней вдоль распространения теплового потока по линии нагреватель-охладитель, что позволяет во всем объеме каждого из стержней совместно с медной шиной обратимо преобразовывать теплоту на каждом элементарном уровне температур на базе обратимых эффектов Зеебека и Пельтье и исключить потери на теплопроводность и джоулевый нагрев стержней, и отводе в охладитель теплоты с противоположных концов стержней в местах контакта с токосъемниками.

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами.

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами.

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии от стенок транспортных зон с движущимися в них средами.

Изобретение относится к области энергетик и может быть использовано в качестве автономных источников энергопитания. Заявлен термоэнергетический генератор, который содержит батарею термоэнергетических модулей, горячие электроды которых подключены к источнику тепловой энергии, а холодные электроды - к емкости с водой, имеющей жидкостный теплоотвод с трубным водоводом, при этом в одном варианте теплоотвод выполнен в корпусе прямого термосифона, изолированного от емкости с водой теплоизолированным контуром, а в верхней части корпуса термосифона размещены металлические решетки, соединенные посредством теплопроводных стержней с наружным дополнительным теплоотводом.

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны содержит гибкое упруго-деформируемое основание с возможностью облегания шейно-воротниковой зоны.

Изобретение относится к медицинской технике. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для массажа шейно-воротниковой зоны содержит гибкое упруго-деформируемое основание с возможностью облегания шейно-воротниковой зоны.

Изобретение относится устройствам подачи сигналов тревоги о лесном пожаре с использованием радиосвязи для оповещения служб лесоохраны. Техническим результатом изобретения является создание устройства сигнализации о лесном пожаре с длительным сроком дежурства в зоне охраны, способного передавать радиосигналы из очага возгорания.

Использование: для автоматической сигнализации наличия высокотемпературной агрессивной среды. Сущность изобретения заключается в том, что ионизационный датчик сигнализации наличия высокотемпературной агрессивной среды содержит средство закрепления на корпус объекта контроля, центральный изолированный металлический электрод с контактами для подключения к источнику переменного тока, электрод покрыт оксидной пленкой толщиной, обеспечивающей ток ионизации не менее 200 мкА.

Настоящее изобретение относится к способу обмена данными дымовой и пожарной сигнализации поезда, основанному на комбинации независимых модулей и конструкции шасси 3U.

Изобретение относится к средствам контроля за предпожарными и пожарными ситуациями на судах. Технический результат заключается в сокращении времени обнаружения и повышении достоверности обнаружения пожара.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети включает соединение вводного щита через переходное сопротивление с электроустановкой.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети содержит вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное сопротивление подключена электроустановка, к которой подключен блок измерения суммарного тока.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытательному оборудованию предохранительных устройств систем безопасности в чрезвычайных ситуациях взрывного характера.

Изобретение относится к способам обеспечения пожарной безопасности в помещениях пожароопасных объектов, содержащих тепловыделяющее оборудование и может быть использовано в судостроении в судовых системах пожарной и температурно-тревожной сигнализации для обнаружения пожаров на начальных этапах их развития.

Предлагаемая система относится к противопожарной технике, а более конкретно к автоматическим устройствам сигнализации о пожарной обстановке и управления противопожарным оборудованием, и может быть использована для противопожарной защиты различных объектов и одновременной передачи сигналов тревоги на удаленный пункт контроля.

Изобретение относится к пожарной сигнализации, предназначено для обеспечения оперативной диагностики и ликвидации возгорания в малогабаритных закрытых объемах и может использоваться в установках пожаротушения, используемых для подавления локальных очагов возгорания в момент их возникновения в системах силовой автоматики, пультах управления, электрических и распределительных шкафах и т.д.

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот, и в частности, к обводнению выработанных торфяников. Обводнение выработанных торфяников представляет собой конструктивную схему, включающую собирательный коллектор и создание использования воды с доступного источника, ее перемещение в сборный сбросной коллектор в земляном русле с обваловкой берегов в виде дамб.

Изобретение относится к системам пожарной безопасности, а именно к энергетически автономному устройству для обнаружения возгораний. Устройство содержит температурный чувствительный элемент, источник неэлектрической энергии, преобразователь неэлектрической энергии в электрическую, электронный модуль для передачи сигнала в центр мониторинга для определения местоположения возгорания. Температурный чувствительный элемент состоит из материала, в котором при достижении температуры окружающей среды выше порогового значения возникает самораспространяющаяся экзотермическая реакция. Источник неэлектрической энергии состоит из тепловыделяющего материала. Преобразователь неэлектрической энергии в электрическую представляет собой термоэлектрический генератор. Технический результат заключается в повышении автономности и надежности работы устройства, что обеспечивает возможность его использования без дополнительного контроля и обслуживания. 1 ил.

Наверх