Спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу

1. Спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу, котрий полягає в контролі фізичного стану зернового насипу за допомогою датчиків температури, розташованих у цьому насипу, який відрізняється тим, що виконують вимір температури за допомогою всіх датчиків температури, визначають датчик температури, якому відповідає найбільше зі зміряних значень температури, потім за допомогою цього датчика температури вимірюють температуру k разів, по результатах цих вимірів виконують ідентифікацію параметрів закону зміни температури T(ai, t), а час досягнення зерновим насипом tпн пожежонебезпечного значення температури Тпн визначають з рішення рівняння T(ai, tпн)-Tпн=0, де аі - параметри закону зміни температури Винахід відноситься до галузі пожежної автоматики і може бути використаним для раннього вияву осередків самозаймання зернопродуктів при зберіганні. Відомий спосіб контролю температурного режиму насипу в схови щах силосного типу [1], що полягає в завданні фіксованої температури, визначенні радіусу чутливості датчика, розміщенні датчиків в обсязі сховища, реєстрації сигналів датчиків у режимі послідовного опитування, порівнянні сигналів датчиків із заданою фіксованою температурою та розташуванні датчиків у горизонтальних, рівновіддалених один від одного в ярусах, у ша ховому порядку із визначеним кроком розставлення. Недолік такого способу полягає в тому, що реєстрація сигналів датчиків в обсязі сховища здійснюється в режимі послідовного опитування, і, у зв'язку з цим, осередок самозаймання в зерновій масі фіксується зі спізненням. Найбільш близьким до способу, що пропонується, прийнятому у вигляді прототипу, є спосіб раннього вияву осередків самозаймання сільськогосподарської продукції [2], котрий полягає в контролі зміни фізичного стану продукції, що контролюється за допомогою датчиків, які розташовані в розміщеній у силосі продукції, причому про початок процесу самозаймання судять по появі постійного струму в ланцюзі датчиків. Недолік означеного способу полягає в тому, що процес самозаймання визначається по показанням датчиків, тобто в момент часу, коли цей процес вже розпочався, а не на стадії, що передує йому. Задача винаходу - зменшення інтервалу часу визначення критичних параметрів пожежонебезпечного стану зернового насипу. Означена задача досягається тим, що спосіб раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу, котрий полягає в контролі фізичного (19) UA (11) 28896 (13) часу ( j = 0, k ). 3. Спосіб за п. 1 та 2, який відрізняється тим, що величину k обирають рівною, не менше трьох (k³3). A (i = 1, k ) . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що параметри аі закону зміни температури визначають з рішення системи k рівнянь ìk - 1 i ïå ai t1 = T1 ; ïi = 0 ïk - 1 i ïå ai t 2 = T2 ; ïi = 0 ï M ík - 1 ïå ai tij = Tj ; ïi = 0 ï M ïk - 1 ï a ti = T , k ïå i k îi = 0 де Tj - зміряні значення температури в tj - момент 28896 стану зернового насипу за допомогою датчиків температури, розташованих у цьому насипу, згідно винаходу, виконують вимір температури за допомогою всіх датчиків температури, визначають датчик температури, якому відповідає найбільше зі зміряних значень температури, потім за допомогою цього датчика температури вимірюють температур у k-раз, по результатам цих вимірів виконують ідентифікацію параметрів закону зміни температури Т (аi, t), а час досягнення зерновим насипом пожежонебезпечного значення температури Тпн визначають з рішення рівняння Т(аі, tпн)-Тпн=0, де аі - параметри закону зміни температури ри 3, установлених на термопідвісках 2, котрі розміщені в силосі елеватора 1 (див. фіг. 1). По зміряним значенням визначають максимальне значення температури. Цим досягається зняття неозначеності по координатам в законі розподілу температури, так як вибір датчика температури, наприклад - 4, фактично є визначення координат точки зернового насипу, в якій має місце найбільше значення температури в даний момент часу. На наступному етапі за допомогою датчика температури 4 вимірюють k-раз температуру зернового насипу. Внаслідок того, що ці виміри проводяться для точки зернового насипу, координати якої відомі (так як відомий датчик температури, за допомогою якого виконують вимір), то в законі зміни температури Т (аi, t) невідомими є його k-пара (i = 1, k ) . Параметри аі закону зміни температури визначають з рішення системи k-рівнянь метрів аi (i = 1 k ) , а аргументом служить час t. , ìk - 1 i ïå ai t1 = T1 ; ïi=0 ïk - 1 i ïå ai t 2 = T2 ; ïi=0 ï M ík - 1 ïå ai tij = Tj ; ïi=0 ï M ïk - 1 ï a ti = T , k ïå i k îi=0 де Tj - зміряні значення температури в tj - момент Результати k-вимірів температури Тi (i = 1 k ) , служать для проведення ідентифікації параметрів аі цього закону. Тоді час досягнення зерновим насипом tпн пожежонебезпечного значення температури Тпн визначають (див. фіг. 2), прирівнюючи функцію часу Т (аі, t), при t=tпн величині Тпн T (ai, t пн ) = Tпн . (1) З (1) слідує, що час tпн є рішення рівняння T (ai, t пн ) - Tпн = 0 (2) Закон зміни температури Т(а і, t) в точці розташування датчика температури 4 в першому наближенні апроксимується виразом вигляду часу ( j = 0, k ) . Величину k обирають рівною, не менше трьох (k³3). Вимір температури за допомогою всіх датчиків температури і визначення датчика температури, якому відповідає найбільше зі зміряних значень температури, необхідно для вибору координат точки в зерновому насипу, якій відповідає максимальне значення температури, тому що закон розподілу температури в зерновому насипу залежить як від координат, так і від часу. Вимір температури k-раз у вибраній точці зернового насипу необхідний для того, щоб отримати вихідну інформацію для визначення параметрів аi закону зміни температури Т (аi, t) на протязі часу. Визначення часу досягнення зерновим насипом tпн пожежонебезпечного значення температури Тпн із рішення алгебраїчного рівняння зумовлене тим, що отримана на попередніх етапах інформація однозначно визначає розподіл температури у вибраній точці зернового насипу на протязі часу. Технічний результат при реалізації способу, що пропонується, полягає в скороченні інтервалу часу визначення критичних параметрів пожежонебезпечного стану зернового насипу. На фіг. 1 представлена схема, що пояснює здійснення способу раннього вияву пожежонебезпечного стану зернового насипу, де: 1 - силос елеватора; 2 - термопідвіска; 3 - датчики температури; 4 - датчик температури, якому відповідає найбільше значення температури після першого виміру. На фіг. 2 представлений графік, що пояснює визначення часу досягнення пожежонебезпечного значення температури зернового насипу. Спосіб здійснюється наступним чином. На першому етапі виконують вимір температури зернового насипу за допомогою всіх датчиків температу T (a i , t ) = k -1 å ai × t i , (3) i =0 причому k³3. Тоді при k=3 за допомогою датчика температури 4 виконують три виміри температури Т1 , Т2 і Т3. Ці значення використовують для ідентифікації параметрів а0, а1 і а2 закону (3). У загальному випадку ідентифікація параметрів аі закону (3) зводиться до рішення системи з kрівнянь ìk - 1 i ïå ai t1 = T1 ; ïi = 0 ïk - 1 i ïå ai t 2 = T2 ; ïi = 0 ï M (4) ík - 1 ïå ai tij = Tj ; ïi = 0 ï M ïk - 1 ï a ti = T , k ïå i k îi = 0 де tj - момент часу, в який виконують вимір Тj - значення температури ( j = 1 k ) . , Якщо k=3, то система (4) має вигляд 2 ìa0 + a1 × t1 + a2 × t1 = T1; ï 2 ía0 + a1 × t 2 + a2 × t 2 = T2; ïa + a × t + a × t 2 = T 1 3 2 3 3 î 0 (5) звідки a0 = де 2 D0 D D ; a1 = 1 ; a 2 = 2 , D D D (6) 28896 1 t1 D = 1 t2 1 t3 2 t1 T1 t 2 ; D 0 = T2 2 2 t3 T3 1 t1 D = 1 t2 1 t3 2 t1 T1 t 2 ; D 0 = T2 2 2 t3 T3 t1 t2 t3 Тут t1=10 діб, t2=14 діб, t3=18 діб. Рішення цієї системи рівнянь щодо a0, a1 і a2 дає наступні значення: a0=20,6; a 1=-0,1; a 2=0,047. Отже, час tпн при Тпн=100°С визначається з рішення рівняння 20,6 - 0,1t пн + 0,047t 2 - 100 = 0 . пн Із рішення даного рівняння слідує, що tпн=42,2 доби. Використання способу, що пропонується, у порівнянні з прототипом дозволяє виявити досягнення пожежонебезпечного значення температури Тпн зернового насипу не в момент часу tпн=42,2 доби, а в момент часу tк =18 добам, провівши відповідні обчислення. Отже, має місце виграш в часі в t 42,2 B = по = = 2,3 tk 18 рази у порівнянні зі способом-прототипом. Джерела інформації 1. А.с. СССР № 1581235, МКИ А01F25/00, 1990 г. 2. А.с. СССР № 1490680, МКИ G08В17/06, 1989 г. 2 t1 t1 t2 t 2 ; 2 2 t3 t3 2 t1 t2 . 2 t2 3 Після ідентифікації параметрів а і закону (3) при k=3 час tпн визначають з рішення рівняння (7) a 0 + a1 × t пн + а 2 × t 2 - Т пн = 0 , пн що відповідає знаходженню часу tпн (див. фіг. 2) по заданому закону зміни температури та величини Тпн. Приклад. Нехай k=3. Внаслідок трьох вимірів температури датчиком температури 4 отримані наступні значення Т1=24,3°С, T2=28,4°С, Т3=34,0°С. Ідентифікація параметрів а 0, a1 і a2 закону (3) зводиться до рішення системи рівнянь ìa 0 + 10 a1 + 100a 2 = 24,3 ; ï ía 0 + 14 a 2 + 196a 2 = 28,4 ; ïa + 18 a + 324a = 34,0 , î 0 1 2 Фіг. 1 3 28896 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4