Модульные и расширяемые системы противопожарной защиты и способы
Изобретение относится к системе противопожарной защиты для защиты крупных механизмов, оборудования или подвижного оборудования. Технический результат - обеспечена возможность создания распространенной сети пожаротушения. Система противопожарной защиты содержит централизованный блок управления и несколько модулей (14). Каждый модуль содержит корпус (30), печатную плату (32) с микропроцессором (34), первый соединительный элемент (36), содержащий первую пару проводов (38) для передачи данных, встроенную в плату, и второй соединительный элемент (40), содержащий вторую пару проводов (42) для передачи данных, встроенную в плату, так что печатная плата электрически соединяет первую и вторую пары проводов для передачи данных. Модули соединены с центральным блоком управления для определения шин данных централизованного обнаружения огня, пользовательского интерфейса и реагирования системы. Соединительные элементы каждого модуля последовательно соединяют несколько модулей с центральным блоком управления. 35 з.п. ф-лы, 5 ил.
Притязание на приоритет и инкорпорация путем отсылки
Эта международная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США № 62/320,407, поданной 8 апреля 2016 г., которая посредством ссылки включена в настоящую заявку во всей полноте.
Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к системе противопожарной защиты для защиты крупных механизмов, оборудования или подвижного оборудования, в частности к модульным компонентам системы, их компоновке и их соединению.
Предпосылки изобретения
В публикации международной заявки на патент WO 2014/047579 показана система противопожарной защиты для транспортных средств. Показанная в ней система содержит такие компоненты, как устройства отображения пользовательского интерфейса, устройства обнаружения огня и устройства высвобождения средства тушения, которые связаны с централизованным блоком управления вдоль соответствующих шин для отображения, обнаружения и высвобождения, соединенных кабелем. Устройства указанной шины соединены друг с другом посредством кабельных соединительных элементов. Кабели и соединительные элементы передают сигналы данных для обеспечения связи между устройством и центральным блоком управления. Кабели и соединительные элементы также передают питание на устройства для выполнения ими соответствующих функций. В целом, соединительные элементы и кабельная сеть параллельно соединяют устройства друг с другом для обеспечения как питания, так и передачи данных.
Такое расположение параллельно соединенных кабелей ограничивает возможность для увеличения расстояния размещения шин. В частности, для обеспечения надлежащей связи расстояние между, например, модулем управления интерфейсом и модулем определения или высвобождения ограничено до двухсот пятидесяти футов (250 футов). Для больших транспортных средств, использующихся, например, при разработке месторождений или карьеров, ограничение расстояния может препятствовать обеспечению требуемой противопожарной защиты. Необходимо иметь систему, в которой системные компоненты могут быть соединены для увеличения количества компонентов в системе и/или протяженности кабелей между компонентами для защиты нескольких защищаемых опасных зон транспортного средства или других участков с оборудованием.
Краткое описание изобретения
Представлены предпочтительные варианты осуществления модульной системы противопожарной защиты, в которых модули системы предпочтительно сгруппированы друг с другом по типу или функции и соединены друг с другом и центральным блоком управления с получением одной или нескольких шин данных для выполнения системных функций, таких как, например, обнаружение огня, реагирование системы или пользовательские операции. В предпочтительных вариантах осуществления модулей предусмотрен соединительный элемент для упрощения соединения модулей с центральным блоком управления для создания шин данных системы. В одном предпочтительном варианте осуществления система противопожарной защиты содержит централизованный блок управления и несколько модулей. Каждый модуль предпочтительно содержит корпус, печатную плату с установленным на ней микропроцессором, первый соединительный элемент, содержащий первую пару проводов для передачи данных, встроенную в плату, и второй соединительный элемент, содержащий вторую пару проводов для передачи данных, встроенную в плату, так что печатная плата электрически соединяет первую и вторую пары проводов для передачи данных. Модули соединены с центральным блоком управления для определения по меньшей мере одной шины данных для централизованного обнаружения огня или реагирования системы, при этом шина предпочтительно содержит шину пользовательского интерфейса, шину обнаружения огня для обнаружения огня и шину высвобождения для высвобождения средства тушения для тушения огня. Шина данных обеспечивает первый конечный модуль, у которого первый соединительный элемент связан с централизованным блоком управления, и второй конечный модуль, у которого второй соединительный элемент предназначен для присоединения к другому модулю, при этом печатная плата каждого модуля последовательно соединяет несколько модулей с центральным блоком управления. За счет использования предпочтительного модульного и последовательного соединения системных компонентов систему можно расширить физически и функционально для защиты оборудования за счет добавления и соединения модулей с преодолением ранее известных ограничений расстояния и одновременным сохранением преимуществ централизованного управления.
В предпочтительном аспекте предпочтительные модули и их соответствующие соединительные элементы обеспечивают между самими модулями и между ними и централизованным блоком управления большую предпочтительную протяженность кабелей, которая больше, чем у существующих коммерчески доступных аналогов, с сохранением централизованных связи и управления в системе. В предпочтительном аспекте проводка от соединительного элемента к соединительному элементу между модулями может проходить максимально до 4000 линейных футов. В предпочтительной шине пользовательского интерфейса системы предпочтительное соединение обеспечивает максимальную длину шины, которая составляет от 1000 футов до 4000 футов. В одном предпочтительном варианте осуществления шины обнаружения огня максимальная длина шины предпочтительно составляет от 750 футов до 1500 футов; и в предпочтительных вариантах осуществления шины высвобождения длина шины от центрального блока управления до модуля высвобождения или от модуля высвобождения до узла активации системы максимально составляет до 250 футов.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах, которые включены в этот документ и образуют часть заявки, показаны приведенные в качестве примера варианты осуществления настоящего изобретения, и вместе с общим описанием, приведенным выше, а также подробным описанием и прилагаемой формулой изобретения, приведенными ниже, они предназначены для объяснения признаков настоящего изобретения.
На фиг. 1 схематически представлен один вариант осуществления системы противопожарной защиты.
На фиг. 2 схематически представлены альтернативные варианты осуществления модуля для применения в системе по фиг. 1.
На фиг. 2A показан представленный в качестве примера предпочтительный вариант осуществления модуля, показывающий радиус изгиба проводки из модуля для применения в системе по фиг. 1.
На фиг. 3 представлен подробный схематический вид проводки для передачи данных и питания в модуле по фиг. 3.
На фиг. 4 схематически представлен один вариант осуществления схемы контроля для применения в системе по фиг. 1.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг. 1 показано схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления системы 10 противопожарной защиты, которая предпочтительно обеспечивает непрерывный контроль и защиту одной или нескольких опасных зон HA. К примерам опасной зоны (зон) HA, защищенной системой 10, может без ограничения относиться крупногабаритное производственное оборудование, производственные механизмы или передвижное оборудование, например генераторные установки, воздушные компрессоры, буровые установки, буровые туннелепроходческие машины, гидравлические экскаваторы, карьерные самосвалы, колесные погрузчики, бульдозеры, грейдеры и т. д., а также связанные с ними области, такие как, например, машинные отделения, ниши для колес, области с гидравлическим оборудованием или хранилища для горючих материалов. Система 10 является модульной, при этом модули связаны с центральным блоком управления. Модули обеспечивают конкретный или выборочно адресуемый интерфейс между компонентами системы и центральным блоком управления. Как правило, модули системы относятся к одному из следующих типов: модулю обнаружения, модулю высвобождения или модулю пользовательского интерфейса. Система 10 и ее центральный блок управления контролируют одну или несколько опасных зон HA с помощью модулей обнаружения и соответствующих датчиков обнаружения огня для обнаружения огня. Если центральный блок управления обнаружил и идентифицировал огонь, центральный блок управления реагирует на огонь с помощью модулей высвобождения путем приведения в действие одного или нескольких узлов управления текучей средой для высвобождения средства тушения и распределения средства тушения посредством одного или нескольких сопел или распределительных устройств, расположенных в опасных зонах HA, чтобы предпочтительно потушить огонь. Модули пользовательского интерфейса обеспечивают владельцам и операторам интерфейс для программирования, обновления системы 10 и доступа к ней с целью ее эксплуатации, управления и контроля в определенный промежуток времени и/или в реальном времени. В предпочтительных вариантах осуществления системы 10, описанной в данном документе, централизованный блок управления может обращаться к модулям системы или взаимодействовать с ними по отдельности, выборочно, по группам или со всеми сразу для осуществления необходимого контроля, реагирования, предоставления отчета и/или программирования в отношении противопожарной защиты.
Модули конкретного типа или функции предпочтительно сгруппированы вместе и взаимосвязаны друг с другом и с центральным блоком управления с образованием шины данных для осуществления одной из централизованных функций, таких как, например, обнаружение, реагирование системы или пользовательские операции. Более того, как описано в этом документе, в предпочтительных вариантах осуществления модулей предусмотрен соединительный элемент для упрощения соединения модулей с центральным блоком управления для создания шин данных системы. За счет использования этого предпочтительного модульного принципа система 10 может быть расширена путем добавления и соединения модулей без каких-либо практических ограничений с сохранением преимуществ централизованного управления.
На фиг. 1 показан схематический вид предпочтительного варианта осуществления системы 10 противопожарной защиты для защиты одной или нескольких опасных зон HA1, HA2,. . . HAn (вместе HA). Система 10 содержит централизованный блок 12 управления и несколько модулей 14x, 14y, 14z, соединенных друг с другом, для обеспечения шины 16 данных обнаружения, шины 18 данных высвобождения и шины 20 данных пользовательского интерфейса для централизованного обнаружения огня, реагирования и/или предоставления системного отчета. Система 10 может содержать дополнительные или другие вспомогательные шины 24 питания, например, для питания других соответствующих систем, таких как звуковая сигнализация, или других устройств, содержащих датчики, таких как датчик дыма, которые могут быть подключены к центральному блоку 12 управления посредством выполненного соответствующим образом модуля обнаружения. В каждой шине данных модули 14x, 14y, 14z предпочтительно последовательно соединены друг с другом и с центральным блоком 12 управления.
В предпочтительной системе 10 модули 14x шины 16 обнаружения подключены к центральному блоку 12 управления с помощью одного или нескольких устройств 50 обнаружения огня, таких как, например, точечные тепловые пожарные извещатели 50a, линейные тепловые пожарные извещатели 50b или инфракрасные (ИК)/оптические датчики 50c, расположенные в одной или нескольких опасных зонах HA. Дополнительно или в качестве альтернативы модули 14x шины 16 обнаружения могут быть связаны с одним или несколькими ручными приводами, такими как, например, электрический ручной привод 50d, для высвобождения средств тушения вручную посредством центрального блока 12 управления. При соответствующем обнаружении и определении огня в опасной зоне центральный блок 12 управления сигнализирует о высвобождении средства тушения посредством модулей 14y шины 18 данных высвобождения. Модули 14y высвобождения шины 18 данных высвобождения подключаются к центральному блоку 12 управления посредством одного или нескольких узлов 60 активации для выпуска средства тушения огня. Система 10 предпочтительно подсоединена к источнику подачи средства тушения, такого как, например, жидкое и/или сухое химическое вещество, предпочтительно хранящегося в одном или нескольких резервуарах для хранения ST для доставки в одно или несколько сопел или распределительных устройств 70, расположенных в опасной зоне HA. Средство тушения предпочтительно не хранится под давлением, и поэтому к резервуару для хранения ST средства тушения подсоединен цилиндр с создающим давление газом PG для доставки средства тушения в сопло 70 под его исходным или рабочим давлением. Высвобождение создающего давление газа PG в резервуар для хранения ST средства тушения предпочтительно контролируется электроуправляемым узлом 60 активации, который подключен к модулю 14y шины 18 данных высвобождения. Центральный блок 12 управления сигнализирует о работе узлов 60 активации посредством модулей 14y высвобождения шины 18 данных высвобождения. Модули 14z шины 20 пользовательского интерфейса обеспечивают и соединяют друг с другом пользовательские устройства отображения, устройства управления и/или порты, чтобы пользователи имели доступ к центральному блоку 12 управления системы 10 для программирования системных операций, ручного управления оповещением системы 10 и/или для доступа к журналам истории и другим данным в системе 10.
На фиг. 2 показан общий модуль 14, представляющий разные модули 14x, 14y, 14z, используемые в системе 10. Модуль 14, как правило, содержит корпус 30 и внутреннюю печатную плату (PCB) 32, при этом на печатной плате 32 установлен микропроцессор 34. В зависимости от типа модуля 14x, 14y, 14z микропроцессор 34 соединен или связан с одним из: (i) внутреннего или внешнего датчика обнаружения огня или теплового датчика; (ii) внешнего преобразователя, или другого электроуправляемого устройства, или другого цифрового или аналогового оборудования; или (iii) устройства ввода или вывода. Для получения описанных в этом документе предпочтительных соединений для цифровой связи с центральным блоком 12 управления модуль 14 содержит первый соединительный элемент 36, содержащий первую пару проводов 38 для передачи данных, встроенную в печатную плату PCB 32 для получения первой монтажной площадки, или ламели, 33. Предпочтительный модуль 14 также содержит второй соединительный элемент 40, содержащий вторую пару проводов 42 для передачи данных, встроенную в плату 32 для получения второй монтажной площадки, или ламели, 43. Как также показано на фиг. 3, первая и вторая монтажные площадки 33, 43 определяют предпочтительное расстояние между центрами D, составляющее 0,125 дюйма. У каждой монтажной площадки пара проводов для передачи данных проходит через пару сквозных отверстий в печатной плате, которые определяют расстояние между центрами C, которое находится в диапазоне от 0,070 дюйма до 0,090 дюйма и более предпочтительно составляет не менее 0,085 дюйма. Предпочтительное расстояние может обеспечить достаточное расстояние и изгиб проводки, когда она заключена в пределах корпуса, без замыкания. Каждая из первой и второй пар проводов 38, 42 для передачи данных формирует витую пару и определяет предпочтительное количество скруток на один дюйм на скрутку (1 дюйм/скрутка) для сведения электромагнитных помех (EMI) к минимуму. Печатная плата 32 электрически соединяет первую и вторую пары проводов 38, 42 для передачи данных, например, с проводником или другим проводящим соединением, проходящим между соединениями проводов для передачи данных на печатной плате 32. Соответственно, печатная плата 32 создает соединение между первым и вторым соединительными элементами 36, 40. Соединительные элементы модуля могут быть расположены или закреплены вокруг корпуса 30, как показано непрерывной линией. В качестве альтернативы, соединительные элементы 36, 40 могут свободно проходить от накрученной или экранированной проводки, которая проникает в корпус 30. На фиг. 2A показан представленный в качестве примера вариант осуществления, в котором проводка выходит из корпуса устройства отображения с радиусом изгиба. Проводка выходит из корпуса 30 модуля для определения предпочтительного минимального радиуса изгиба R, составляющего два с половиной дюйма (21/2 дюйма). Наличие соединительной проводки, свободно выходящей из корпуса 30, может обеспечить дополнительную гибкость для монтажа модулей и связанного с ними оборудования системы 10.
Как снова показано на фиг. 1, модули 14x, 14y, 14z системы 10 связаны с центральным блоком 12 управления для определения одной или более предпочтительных шин 16, 18, 20 данных для централизованного обнаружения огня, реагирования и предоставления системного отчета. В каждой шине данных модули предпочтительно последовательно соединены друг с другом и с центральным блоком 12 управления. В частности, соединительный элемент 36, 40 одного модуля предпочтительно присоединен к соединительному элементу 36, 40 следующего модуля в последовательном соединении. Первый и второй соединительные элементы 36, 40 могут быть физически выполнены или сконструированы сопрягаемыми для облегчения их соединения. Например, соединительные элементы 36, 40 могут быть выполнены в виде сопрягаемых друг с другом охватываемого и охватывающего соединительных элементов для упрощения соединения между модулями 14x, 14y, 14z и/или блоком 12 управления. В качестве альтернативы или дополнительно соединительные элементы 36, 40 могут быть сопрягаемыми друг с другом закругленными или круглыми резьбовыми соединительными элементами или другими сопрягаемыми друг с другом штыревыми соединительными элементами.
Шина 16 данных обнаружения, показанная на фиг. 1, рассмотрена подробно для объяснения предпочтительных соединений в системе 10. В предпочтительно последовательном соединении модулей каждая шина данных системы 10 предпочтительно содержит первый конечный модуль 14a, у которого первый соединительный элемент 36 связан с централизованным блоком 12 управления. На противоположном конце шины 16 данных второй конечный модуль 14b содержит второй соединительный элемент 40, доступный для присоединения к другому модулю или альтернативно для выполнения функции входящего конца шины. Соответственно, для расширения системы 10 ко второму конечному модулю 14b шины данных можно добавить дополнительные модули. Опять-таки между первым и вторым конечными модулями 14a один модуль посредством соединительного элемента 36, 40 предпочтительно присоединен к соединительному элементу 36, 40 следующего модуля в последовательном соединении. Соединения модулей предпочтительно выполнены с помощью подходящего кабеля последовательной или цифровой связи. Более предпочтительно соединения модулей выполнены посредством кабеля последовательной связи RS-485. Шины 16, 18, 20 данных соответствующим образом соединены посредством кабеля RS-485 и могут быть выполнены в виде либо полудуплексной, либо полнодуплексной системы. Настолько, насколько необходимо свести к минимуму «промежуток» или расстояние между любым соединением модулей и проводами для передачи данных кабеля RS-485, предпочтительное монтирование проводов для передачи данных в PCB 32 сводит к минимуму или устраняет такой промежуток или расстояние. Более того, предпочтительная проводка системы 10 может исключить или свести к минимуму применение Т-образных соединительных элементов и/или конца терминаторов линии.
Применение проводки RS-485 обеспечивает гибкость системы за счет обеспечения между модулями и между централизованным блоком 12 управления и модулями 14x, 14y, 14z предпочтительной протяженности кабелей, которая больше, чем у существующих коммерчески доступных аналогов, с сохранением централизованных связи и управления в системе. Например, проводка от соединительного элемента к соединительному элементу может проходить максимально на 4000 линейных футов. Предпочтительная протяженность кабелей между компонентами может быть меньшей. В предпочтительном варианте осуществления системы 10 максимальное расстояние от центрального блока 12 управления до первого концевого модуля 14a шины 18 данных высвобождения или от любого аналогового устройства до модуля 14y шины 18 данных высвобождения предпочтительно составляет 250 линейных футов. В одном предпочтительном аспекте шина 18 данных высвобождения определяет общую длину BL шины, которая максимально составляет 4000 линейных футов от центрального блока 12 управления до последнего модуля 14y в шине. В другом предпочтительном аспекте шина данных обнаружения определяет общую длину BL шины, составляющую максимально 1500 футов и более предпочтительно 750 линейных футов. Для шины 20 данных пользовательского интерфейса предпочтительная длина BL шины в целом составляет предпочтительно максимально 4000 футов и более предпочтительно максимально 1000 футов. Более того, за счет шины 20 данных пользовательского интерфейса можно размещать устройство отображения в любой из опасных зон HA или вблизи них. Таким образом, система 10 может обеспечивать централизованное управление с несколькими местами расположения пользовательских интерфейсов, находящимися на расстоянии от блока 12 управления.
Опять-таки для каждой шины данных модули на любой конкретной шине предпочтительно сгруппированы друг с другом на основании ее типа или функции. Таким образом, например, модули на шине 16 данных обнаружения представляют собой модули, предназначенные для обнаружения. Как снова показано на фиг. 2, тип модуля предпочтительно определяется внутренними или наружными компонентами, связанными с микропроцессором 34. Например, модуль может быть выполнен в виде модуля 14x обнаружения, который содержит тепловой датчик для обнаружения огня, такой как, например, внутренний инфракрасный или оптический датчик 50c. В качестве альтернативы или дополнительно модуль 14x обнаружения может содержать соответствующим образом подсоединенный соединительный элемент 31a и электронные схемы для подключения микропроцессора 34 к одному или более наружным аналоговым датчикам и/или устройствам, таким как, например, точечный тепловой пожарный извещатель 50a, линейный тепловой пожарный извещатель 50c или устройство 50d, управляемое вручную, для передачи центральному блоку 12 управления сигнала для запуска электропневматического элемента.
Для шины 18 данных высвобождения модули предпочтительно выполнены в виде модулей 14y высвобождения, у которых микропроцессор 34 предпочтительно подключен для осуществления эксплуатации и контроля в отношении одного или нескольких узлов 60 активации. Как снова показано на фиг. 1, предпочтительный узел 60 активации содержит электропневматический привод 60a, который работает от соответствующим образом переданного электрического сигнала для приведения в движение прокалывающего элемента для прокалывания разрывного диска, чтобы выпустить создающий давление газ PG для повышения давления в резервуаре для хранения ST средства тушения. Один предпочтительный вариант осуществления электропневматического привода 60a содержит выдвижное исполнительное устройство (PAD). Как показано на фиг. 2, в одном предпочтительном варианте осуществления модуля 14y высвобождения соединительный элемент 31b предпочтительно выполнен с возможностью присоединения к электропневматическому приводу 60a. В предпочтительной компоновке шины 18 высвобождения один модуль 14y высвобождения может быть связан с предпочтительно максимально десятью (10) электропневматическими приводами 60a и управлять ими. Работа привода 60a также предпочтительно основана на пневматическом принципе, в котором доставленный вручную сжатый воздух (не показан) приводит в движение прокалывающий элемент. Узел 60 активации может содержать реле 60b давления или другое реле расхода для обнаружения потока и/или давления создающего давление газа. Соответственно, модуль 14y высвобождения предпочтительно содержит соединительный элемент 31c для подключения к микропроцессору 34 с целью получения сигналов от реле 60b давления для обратной связи с центральным блоком 12 управления относительно состояния потока создающего давление газа. В альтернативном варианте осуществления модуля 14y высвобождения соединительные элементы 31b, 31c могут быть выполнены в виде релейного модуля 14yy для присоединения к другим связанным системам защищаемого оборудования, таким как, например, система двигателя ENG, для улучшения сообщения между центральным блоком 12 управления и системой двигателя для запуска отключения двигателя перед высвобождением средства тушения.
В предпочтительном варианте осуществления шины 20 пользовательского интерфейса модули выполнены в виде модулей 14z отображения. Модуль 14z отображения предпочтительно выполнен в виде пользовательского устройства ввода и вывода, которое может иметь доступ к центральному блоку управления и отображать информацию пользователю или оператору системы. Модуль 14z отображения также предпочтительно обеспечивает интерфейс ввода, чтобы пользователь или оператор системы посредством центрального блока 12 управления имел возможность выборочного доступа, работы и/или программирования в отношении всей системы 10 или ее частей. Соответственно, в предпочтительном аспекте пользовательский модуль 14z отображения содержит одно или несколько устройств 80a отображения, таких как, например, жидкокристаллический дисплей (LCD), установленных в корпусе 40 модуля 14z отображения, связанном с микропроцессором 34. Дополнительно или альтернативно устройства 80a отображения могут содержать ряд светодиодных индикаторов, связанных с микропроцессором 34. Также возле модуля 14z установлено одно или несколько устройств 80b управления, связанных с микропроцессором 34, для управления устройством 80a LCD или другим устройством отображения и доступа к центральному блоку 12 управления. Устройства 80b управления предпочтительно содержат нажимные кнопки, переключатели, полосы прокрутки, сенсорные экраны и более предпочтительно содержат мембранный переключатель, связанный с микропроцессором 34. В одном предпочтительном варианте осуществления мембранного переключателя предусмотрены кнопки со стрелками вверх и вниз, при этом на центральном блоке 12 управления расположена одна или несколько кнопок выбора для получения доступа, навигации и выбора операционных программ системы 10. Кроме того, предпочтительный мембранный переключатель 80b содержит кнопку для подачи блоку управления 12 сигнала ручного высвобождения средства тушения. В другом предпочтительном аспекте модуля 14z устройства отображения модуль предпочтительно содержит соединительный элемент 80c цифрового доступа для обеспечения доступа посредством компьютерного устройства или компьютерного устройства хранения, такого как, например, флеш-память. В одном предпочтительном варианте осуществления соединительный элемент 80c цифрового доступа выполнен в виде элемента для подключения USB или подобного порта. Пользователь или оператор системы может иметь доступ к порту 80c с помощью компьютера или дискового накопителя, используя выполненный надлежащим образом соединительный элемент для загрузки или получения доступа к журналам истории системы и системным программам, для обновления системных программ или для загрузки новых системных программ в центральный блок 12 управления. Как в случае соединительных элементов 36, 40, другие соединительные элементы и/или порты 31a, 31b, 31c, 80c могут быть расположены любым образом вокруг корпуса 30 для упрощения доступа и подключения к ним.
Одна или несколько шин 16, 18, 20 данных системы 10 содержат схему мониторинга или контроля для контроля шины (шин) данных и определения состояния системы 10. В предпочтительном варианте осуществления схемы контроля для определения состояния системы используется переменное сопротивление. Для предпочтительной шины 16 данных обнаружения схема контроля использует переменное сопротивление для определения любого из неисправного состояния, нормального состояния, аварийного состояния, состояния высвобождения вручную или состояния с разрывом цепи. Схемы контроля для других шин данных могут использоваться для определения меньшего количества состояний. Модули 14 системы могут быть выполнены с внутренней схемой 90, которая взаимодействует с центральным блоком 12 управления для определения состояния шины данных. Как снова показано на фиг. 2, модуль 14 предпочтительно содержит соответствующую внутреннюю схему 90, связанную с центральным блоком 12 управления. Внутренняя схема 90 предпочтительно содержит схему контроля, которая работает в сочетании с микропроцессором 34 обнаружения для контроля устройств, связанных или соединенных с модулем 14. Один вариант осуществления схемы контроля выполнен с микропроцессором 34 для измерения и анализа напряжений на резисторе R50 обнаружения и выводах T1, T2 для определения состояния схемы контроля. Данные об определенном состоянии или обратная связь от схемы, определенные на основании определенного сопротивления в резисторе R50 обнаружения, могут передаваться от модуля 14 к центральному блоку 12 управления для определения состояния системы модуля 14, а затем отображаться пользователю или оператору системы в модуле 14z отображения.
На фиг. 4 показана представленная в качестве примера схема 400 контроля, содержащая первый резистор R34, первую катушку L5 индуктивности, миниатюрный соединительный элемент J9 типа DIN, вторую катушку L7 индуктивности и второй резистор R50, соединенный с заземлением. С миниатюрным соединительным элементом J9 типа DIN может быть соединена сигнальная схема, определенная, например, внутренними или наружными тепловыми датчиками, связанными с модулем 14x обнаружения. Ток считывания, предпочтительно составляющий приблизительно 200 микроампер (200 мкА), подается через первый резистор R34, первую катушку L5 индуктивности, внешний контакт 4 миниатюрного соединительного элемента типа DIN, схему устройства модуля и обратно через контакт 2 миниатюрного соединительного элемента J9 типа DIN, через вторую катушку L7 индуктивности и через второй резистор R50. Микропроцессор 34 оценивает напряжение на втором резисторе R50, чтобы определить, есть ли неисправность в модуле 14 и связанных с ним устройствах. Если на втором резисторе R50 напряжение определяется, то неисправность отсутствует. Если на втором резисторе R50 напряжения нет, то неисправность присутствует. Для определения того, является ли неисправность замыканием на землю, т. е. провод контактирует, например, с шасси транспортного средства или разомкнутой цепью, микропроцессор 34 оценивает напряжение на каждом из первого вывода T1 и второго вывода T2 схемы контроля. Из разности напряжения микропроцессор 34 определяет значение сопротивления на выводах T1, T2. Это значение сообщается центральному блоку 12 управления для определения состояния схемы устройства, определенного модулем 14 и связанными с ним устройствами. В одном конкретном варианте осуществления состояние модуля 14x обнаружения, например, и связанных с ним устройств определяется следующими значениями сопротивления (Ом), измеренными на выводах T1, T2: i) 350–500 Ом для обозначения типа сигнала при неисправном состоянии; (ii) 700–10 000 Ом для обозначения сигнала состояния готовности при нормальном состоянии; (iii) 0–350 Ом для обозначения сигнала аварийного состояния в случае обнаружения огня; (iv) 500–700 Ом для обозначения состояния при обнаружении высвобождения вручную (активирования вручную); и (v) более (>) 10 000 Ом для обозначения типа сигнала состояния с разрывом цепи. Другие модули 14, такие как модули 14y высвобождения или модули 14z отображения, могут использовать альтернативные значения сопротивления с соответствующими им внутренними и внешними устройствами для определения состояния центральным блоком 14 управления. Более того, каждая из схем 90 контроля модулей 14 может быть задействована в обнаружении замыкания на землю системы 10. Ток считывания предпочтительно берется из описанной в этом документе шины питания. Для надлежащего определения состояния замыкания на землю земля блока питания, соединенного с шиной питания, предпочтительно связана или заземлена с шасси транспортного средства. Представленные в качестве примеров варианты осуществления схемы определения замыкания на землю и схемы контроля обнаружения показаны и описаны в публикации международной заявки на патент PCT № WO2014/047579.
В дополнение к централизации эксплуатации и контроля системы 10 посредством различных шин данных система 10 предпочтительно снабжается энергией с помощью центрального блока 12 управления и шин 16, 18, 20 данных. Как показано на фиг. 1, шина 22 питания предпочтительно начинается в централизованном блоке 12 управления для распределения питания между разными модулями и связанными с ними компонентами для питания системы 10. Модуль 100 питания предпочтительно соединен с центральным блоком 12 управления для подачи питания на шины данных. Для подачи питания на модуль 100 питания модуль питания предпочтительно подключен к элементу питания от батареи, такому как, например, батарея VBATT транспортного средства в случае передвижного оборудования, для питания системы 10.
Энергия для различных шин данных предпочтительно переносится посредством той же кабельной сети, что используется для передачи данных. Соответственно, провода питания предпочтительно проходят параллельно проводам для передачи данных, например, в кабеле RS-485, соединяющем модули 14 с центральным блоком управления. Как и шины данных, провода подачи питания соединены посредством печатных плат 32. Как снова показано на фиг. 2, каждый модуль 14 и его первый соединительный элемент 36 содержат первую пару проводов 104 питания, встроенную в плату 32, а второй соединительный элемент 40 содержит вторую пару проводов 106 питания, встроенную в плату 32. Печатная плата 32 электрически соединяет первую и вторую пары проводов 104, 106 питания. Таким образом, печатная плата 32 последовательно соединяет каждый из модулей 14 для определения предпочтительной шины 22 питания, размещенной параллельно каждой из шин 16, 18, 20 данных. Первая и вторая пары проводов 104, 106 питания формируют витую пару и определяют предпочтительное количество скруток на один дюйм на скрутку (1 дюйм/скрутка) для сведения электромагнитных помех (EMI) к минимуму. Как показано на фиг. 3, первая пара проводов питания определяет на печатной плате 32 первую монтажную площадку 108 питания, имеющую центр, а вторая пара проводов питания определяет на печатной плате вторую монтажную площадку 110 питания, имеющую центр. Первая и вторая монтажные площадки питания определяют предпочтительное расстояние между центрами DD, составляющее 0,125 дюйма. Как снова показано на фиг. 1, в другом предпочтительном аспекте шины 22 питания централизованный блок 12 управления и модуль 100 питания объединены с элементом 112 резервного питания. Элемент 112 резервного питания предпочтительно содержит две батареи резервного питания для питания системы 10. Предпочтительно центральный блок 12 управления, модуль 100 питания и элемент 112 резервного питания размещены и встроены в один корпус. Для упрощения технического обслуживания системы и избежания непреднамеренного высвобождения средства тушения шина питания предпочтительно содержит блокирующий или изолирующий выключатель 129. Изолирующий выключатель 129 предпочтительно выполнен с возможностью блокировки специальным ключом 129a. Введение ключа 129a в отверстие или приемный элемент выключателя 129 предпочтительно генерирует сигнал в центральный блок 12 управления, что, в свою очередь, блокирует в системе 10, описанной в этом документе, возможность автоматического высвобождения средства тушения. Благодаря отключению автоматического высвобождения техническое обслуживание защищаемого оборудования и системы может проводиться без беспокойства о нежелательном автоматическом высвобождении. Ключ 129a предпочтительно является специальным для ограничения персонала, способного отключить автоматическое высвобождение. Как описано в этом документе, система 10 может содержать дополнительные шины данных, такие как, например, вспомогательная шина 24 данных, выполненная с центральным блоком 12 управления для эксплуатации и контроля других дополнительных компонентов AUX системы 10 или подсистем защищаемого оборудования, таких как, например, звуковая тревога, световые оповещатели и т.д. Дополнительно или в качестве альтернативы внешние устройства могут быть непосредственно соединены с центральным блоком 12 управления.
Представленная в качестве примера система 10, описанная в этом документе, может устанавливаться и эксплуатироваться следующим образом для защиты двух или более опасных зон HA участка, который необходимо защитить. В пределах каждой опасной зоны HA расположены датчики и сопла для определения схемы обнаружения и схемы высвобождения шин обнаружения и высвобождения для защиты разных опасных зон. Центральный блок 12 управления программируется предпочтительно с использованием модуля 14z отображения для соотнесения или установления взаимосвязи каждого из модулей 14x, 14y обнаружения и высвобождения с определенной опасной зоной, при этом каждый из модулей становится адресуемым для цифровой связи в зависимости от устройства и опасной зоны. Посредством передачи данных и отправки запросов центральный блок управления отбирает данные о состоянии, полученные от модулей 14x обнаружения, предпочтительно запрограммированным способом. Напряжения или другие данные от соответствующих датчиков модуля передаются центральному блоку управления для определения состояния системы. При соответствующем обнаружении аварийного состояния центральный блок управления отображает состояние пользователю или оператору посредством модуля 14z отображения. В одном функциональном аспекте оператор может либо отключить состояние на модуле 14z отображения, либо в качестве альтернативы с модуля 14z отображения вручную запустить высвобождение средства тушения. При автоматическом запрограммированном ответе центральный блок 12 управления может запустить синхронизированный ответ на аварийное состояние, что включает непрерывный контроль аварийного состояния с модулей 14x обнаружения. Обратный отсчет времени предпочтительно предусматривает достаточно времени для того, чтобы операторы и другой персонал покинули транспортное средство или другую защищаемую прилегающую зону. При аварийном состоянии блок управления 12 может отключить защищаемое оборудование и запустить обратный отсчет времени до высвобождения средства тушения посредством модулей 14y, 14yy высвобождения и переключения. После завершения запрограммированного обратного отсчета времени центральный блок 12 управления может послать выборочным модулям 14y высвобождения сигнал для электрического запуска узлов 60a активации. Выбор модулей высвобождения предпочтительно основан на их связи с опасной зоной HA, в которой обнаружен огонь. Обратная связь от реле 60b давления и модулей 14y высвобождения позволяет центральному блоку 12 управления контролировать высвобождение средства тушения и доступность средства тушения. После тушения и устранения огня модуль 14z отображения может получить доступ к системе 10 для анализа журналов истории системы. На основании полученных данных в отношении системы можно осуществлять ремонт, техническое обслуживание и ввод в эксплуатацию.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано на основании конкретных вариантов осуществления, в отношении описанных вариантов осуществления возможны различные модификации, изменения и замены, не выходящие за пределы сущности и объема настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, но его полный объем определен формулировками в приведенной ниже формуле изобретения и их эквивалентами.
1. Система противопожарной защиты, содержащая:
централизованный блок управления; и
несколько модулей, при этом каждый модуль содержит:
корпус;
печатную плату, при этом на печатной плате установлен микропроцессор;
первый соединительный элемент, содержащий первую пару проводов для передачи данных, встроенную в плату; и
второй соединительный элемент, содержащий вторую пару проводов для передачи данных, встроенную в плату, при этом печатная плата электрически соединяет первую и вторую пары проводов для передачи данных;
при этом несколько модулей связаны с центральным блоком управления с получением по меньшей мере одной шины данных для централизованного обнаружения огня и реагирования системы, при этом по меньшей мере одна шина данных содержит первый конечный модуль, у которого первый соединительный элемент связан с централизованным блоком управления, и второй конечный модуль, у которого второй соединительный элемент предназначен для присоединения к другому модулю, при этом печатная плата каждого модуля последовательно соединяет несколько модулей с центральным блоком управления,
система дополнительно содержит модуль питания, соединенный с центральным блоком управления, для питания указанной по меньшей мере одной шины данных, при этом в каждом из указанных нескольких модулей указанной по меньшей мере одной шины данных первый соединительный элемент содержит первую пару проводов питания, встроенную в плату, а второй соединительный элемент содержит вторую пару проводов питания, встроенную в плату, при этом печатная плата электрически соединяет первую и вторую пары проводов питания, и указанная по меньшей мере одна шина данных содержит шину питания, причем печатная плата каждого модуля последовательно соединяет модули с модулем питания.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных является любым из шины пользовательского интерфейса, шины обнаружения огня для обнаружения огня или шины высвобождения для высвобождения средства тушения для тушения огня.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных является шиной пользовательского интерфейса и несколько модулей содержат по меньшей мере один модуль отображения, содержащий устройство отображения пользовательского интерфейса, установленное в корпусе.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль отображения содержит LCD-дисплей и мембранный переключатель, связанный с микропроцессором модуля.
5. Система по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль отображения содержит несколько модулей отображения, а шина пользовательского интерфейса определяет максимальную длину шины, которая составляет от 1000 футов до 4000 футов.
6. Система по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль отображения содержит USB-порт для подключения к устройству для любого из обновления программы или загрузки журнала истории.
7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных является шиной обнаружения огня, при этом по меньшей мере один модуль содержит одно из оптического датчика или инфракрасного датчика.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что датчик установлен в корпусе.
9. Система по п. 7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль последовательно соединен с модулем, связанным с аналоговым датчиком, который представляет собой любое из теплового пожарного извещателя или устройства ручной активации.
10. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных является шиной обнаружения огня, при этом по меньшей мере один модуль связан с аналоговым датчиком, который представляет собой любое из теплового пожарного извещателя или устройства ручной активации.
11. Система по п. 2, отличающаяся тем, что шина обнаружения огня определяет максимальную длину шины, которая составляет от 750 футов до 1500 футов.
12. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных является шиной высвобождения, при этом несколько модулей содержат по меньшей мере один модуль высвобождения, связанный с по меньшей мере одним узлом активации, связанным с источником подачи реагента для тушения огня, при этом по меньшей мере один модуль обеспечивает электрический запуск узла активации для высвобождения реагента для тушения огня.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один узел активации содержит по меньшей мере один электропневматический привод.
14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один электропневматический привод содержит выдвижное исполнительное устройство, связанное с по меньшей мере одним модулем высвобождения.
15. Система по п. 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один электропневматический привод содержит максимально десять (10) электропневматических приводов.
16. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один узел активации содержит реле давления для обратной связи с центральным блоком управления посредством по меньшей мере одного модуля высвобождения.
17. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один модуль высвобождения связан с релейным модулем для сопряжения центрального блока управления с другой системой.
18. Система по п. 12, отличающаяся тем, что шина высвобождения определяет длину шины от центрального блока управления до по меньшей мере одного модуля высвобождения или от по меньшей мере одного модуля высвобождения до по меньшей мере одного узла активации, составляющую максимально 250 футов.
19. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первый и второй соединительные элементы содержат охватываемый соединительный элемент и охватывающий соединительный элемент.
20. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что несколько модулей соединены кабелем последовательной связи, проходящим между первым и вторым соединительными элементами.
21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что кабели последовательной связи являются кабелями последовательной связи RS-485.
22. Система по п. 21, отличающаяся тем, что первые соединительные элементы, вторые соединительные элементы и кабели последовательной связи соединены с помощью резьбовых круглых соединительных элементов.
23. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первая пара проводов определяет на печатной плате первую монтажную площадку, имеющую центр, а вторая пара проводов определяет на печатной плате вторую монтажную площадку, имеющую центр, при этом первая и вторая монтажные площадки определяют расстояние между центрами, составляющее 0,125 дюйма.
24. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из первой и второй пар проводов установлена пайкой в паре сквозных отверстий для проводов в печатной плате, при этом пара сквозных отверстий определяет расстояние между их центрами, составляющее от 0,070 дюйма до 0,090 дюйма.
25. Система по п. 24, отличающаяся тем, что расстояние между центрами, определяемое парой сквозных отверстий, составляет не менее 0,085 дюйма.
26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из первой и второй пары проводов для передачи данных выходит из корпуса модуля и определяет минимальный радиус изгиба, составляющий два с половиной дюйма (21/2 дюйма).
27. Система по п. 26, отличающаяся тем, что первая и вторая пары проводов питания определяют количество скруток на один дюйм на скрутку (1 дюйм/скрутка).
28. Система по п. 26, отличающаяся тем, что модуль питания соединен с батареей для питания системы.
29. Система по п. 26, отличающаяся тем, что первая пара проводов питания определяет на печатной плате первую монтажную площадку питания, имеющую центр, а вторая пара проводов питания определяет на печатной плате вторую монтажную площадку питания, имеющую центр, при этом первая и вторая монтажные площадки питания определяют расстояние между центрами, составляющее 0,125 дюйма.
30. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что централизованный блок управления объединен с элементом резервного питания.
31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что элемент резервного питания содержит две батареи.
32. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что центральный блок управления соединен со вспомогательным устройством, которое представляет собой любое из устройства сигнализации или извещателя.
33. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина содержит шину отображения, шину обнаружения и шину высвобождения для централизованной выборочной противопожарной защиты нескольких опасных зон, при этом каждая из шин обнаружения и высвобождения определяет первую схему обнаружения и первую схему высвобождения, соединенные с центральным блоком управления для защиты первой опасной зоны, и по меньшей мере вторую схему обнаружения и вторую схему высвобождения, соединенные с центральным блоком управления для защиты второй опасной зоны, отличной от первой опасной зоны, при этом шина отображения содержит первое устройство отображения и второе устройство отображения для контроля каждой из первой и второй схем обнаружения и высвобождения.
34. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна шина данных содержит схему контроля, имеющую переменное сопротивление для определения состояния системы, которое представляет собой любое из неисправного состояния, нормального состояния, аварийного состояния, состояния высвобождения вручную или состояния с разрывом цепи.
35. Система по п. 34, отличающаяся тем, что схема контроля содержит пару выводов, имеющую переменное значение сопротивления на выводах для определения типа сигналов, при этом переменное значение сопротивления содержит следующие диапазоны: i) 350-500 Ом для обозначения типа сигнала при неисправном состоянии; (ii) 700-10 000 Ом для обозначения сигнала состояния готовности при нормальном состоянии; (iii) 0-350 Ом для обозначения сигнала аварийного состояния в случае обнаружения огня; (iv) 500-700 Ом для обозначения состояния при обнаружении высвобождения вручную (активирования вручную); и (v) более (>) 10 000 Ом для обозначения типа сигнала состояния с разрывом цепи.
36. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из первой и второй пар проводов для передачи данных определяет количество скруток на один дюйм на скрутку (1 дюйм/скрутка).
