Installation destinée à détecter des incendies dès leur apparition

Abstract

 Cette installation comporte pour détecter de façon précoce, une élévation anormale de la température dans une enceinte à protéger un grand nombre de micro-capsules (M) qui y sont réparties, par exemple en étant incorporées dans la peinture en revêtant les parois. Les micro-capsules sont remplies d'un gaz extincteur et produisent lors de leur éclatement un bruit caractéristique qui est détecté par des microphones 1a, 1b...1n. L'installation comporte également, afin d'éviter les fausses alarmes et d'obtenir une descrimination adéquate du signal utile par rapport à celui engendré par du bruit normal ambiant un circuit de filtrage et de traitement qui fonctionnne essentiellement de façon digitale.
Figure unique

Description

[0001] L'invention concerne la protection contre les incendies et elle a trait plus particulièrement à une installation permettant la détection d'incendies à leur tout premier stade de développement par l'utilisation de micro-capsules contenant un fluide gazeux qui est libéré par éclatement des micro-capsules lorsque la température au voisinage de ces micro-capsules atteint une valeur prédéterminée.

[0002] Les procédés classiques de détection d'incendies fonctionnant par réaction à la chaleur, à la fumée, aux gaz de combustion ou à la flamme, ne peuvent intervenir que lorsque la combustion est suffisamment avancée pour produire à l'endroit où se situe le détecteur, une quantité de chaleur suffisante pour que ce dernier puisse réagir, en dehors des fluctuations normales. Suivant le cas, la chaleur excite le détecteur, soit directement, soit par le transport des produits de combustion par effet ascensionnel pour les faire pénétrer dans le détecteur, soit qu'elle porte à haute température un corps produisant l'émission de radiations électro-magnétiques, infra-rouges ou ultraviolettes par exemple, auxquelles le détecteur est sensible.

[0003] Tous ces procédés de détection ont un inconvénient majeur qui consiste en ce que l'incendie ne peut être détectée qu'à un stade de développement où elle est déjà dangereuse et où son développement ultérieur est extrêmement rapide, car en pratique les dispositifs de détection ne peuvent réagir qu'à partir du moment où des flammes se sont déjà développées.

[0004] On a donc cherché à rendre la détection des incendies plus précoces et c'est pourquoi on a déjà pensé (voir le DAS n° 1 149 277) à utiliser, des petites cartouches explosives ( Knallscheiben) incorporées par exemple dans la couche de peinture revêtant les murs de l'enceinte à surveiller. Cependant, dans ce cas, la composition de ces cartouches qui est un explosif pur et simple, attise plutôt le feu que d'avoir tendance à l'étouffer et il est donc dangereux de procéder ainsi, tant sur le plan du feu que pour les personnes, surtout lorsque dans l'espace protégé il existe des risques d'explosion en raison de la nature des objets (installations chimiques ou autres) qui s'y trouvent. Par ailleurs, le DAS n° 1 149 277 est totalement muet sur la conception d'une installation permettant de détecter- le bruit des explosions et d'en tirer profit, le moment venu, pour déclencher l'alar.me.On a eu recours récemment à un processus nouveau utilisant des microcapsules contenant un produit extincteur, les microcapsules étant réalisées en un matériau susceptible de se détériorer sous l'influence d'une température prédéterminée et libérant ainsi le produit extincteur. (Voir notamment la demande de brevet néerlandais n° 77 13 309 du 1er Décembre 1977 au nom de Anthonius Hermanus PIETERSEN). Le produit extincteur contenu dans les microcapsules est un gaz à haut pouvoir d'expansion tel que par exemple un bromo-fluoro-alkane qui dans un cas préféré peut être le CF₃ Br. Un tel gaz présente des propriétés d'extinction et de retardement du feu.

[0005] L'utilisation de ces microcapsules présente l'avantage que l'on peut combattre l'incendie naissant à l'endroit précis où se déclare une augmentation anormale de la température. En effet, de par leur nature (leur diamètre est, à titre indicatif, situé entre 200 et 260 µm), les microcapsules peuvent être incorporées, par exemple, dans des revêtements tels que peintures, tissus d'ameublement ou analogues ou encore être prévues dans des objets ayant une couche extérieure en matière plastique tels que par exemple les câbles électriques.

[0006] Jusqu'à présent, on a cherché à n'exploiter que le pouvoir extincteur ou retardateur de feu des gaz contenus dans les microcapsules qui éclatent sous l'influence de la température. Cependant, dans ces conditions, il n'est pas possible de constater rapidement que des microcapsules ont éclatées dans une enceinte à surveiller, de sorte que le personnel chargé de la surveillance n'est renseigné de la naissance d'un incendie que lorsque les détecteurs de type classique évoqués plus haut, ont eu le temps de déclencher une alarme. C'est-à-dire que la précocité de la détection faite en réalité par les microcapsules à l'endroit précis du début de l'incendie n'est pas mise à profit.

[0007] Il est enfin déjà connu, d'après le FR 1 375 077 de protéger un local contre le vol, en détectant les ébranlements faits au moment de l'infraction, à l'aide de transducteurs de vibrations et de prévoir un montage capable de décéler les vibrations significatives de l'infraction, parmi les vibrations ambiantes et toujours présentes. Cependant, ce montage qui fonctionne essentiellement par filtrage de fréquence suivi d'une intégration n'est pas approprié,de par la nature essentiellement analogique du traitement du signal détecté et de ce signal lui-même, de traiter le bruit d'éclatement de micro-capsules qui est principalement de nature digitale, car constitué d'une série d'impulsions de bruit .

[0008] L'invention a pour but de proposer une installation de détection d'incendie permettant d'exploiter immédiatement l'information de nature digitale fournie par l'éclatement des microcapsules décrites plus haut, afin d'engendrer une alarme.

[0009] Elle a donc pour objet une installation de détection précoce d'incendie dans une enceinte, comportant un grand nombre de petits organes générateurs de bruit répartis dans l'enceinte et produisant ce bruit lors d'une élévation anormale de la température dans l'enceinte et un circuit de détection acoustique de bruit et d'alarme pour déclencher celle-ci en présence de ladite élévation anormale de température, cette installation étant caractérisée en ce que lesdits organes générateurs de bruit sont des microcapsules contenant chacune un gaz extincteur dont la tension de vapeur est capable de rompre la microcapsule à la suite de ladite élévation de la température et en ce que ledit circuit de détection et d'alarme comprend au moins un transducteur microphonique suivi d'un circuit de filtrage et de traitement digital pour déclencher un signal d'alarme lorsque le niveau de bruit engendré par l'éclatement des micro-capsules atteint un niveau prédéterminé.

[0010] L'installation permet ainsi de détecter immédiatement après une élévation locale de la température dans l'enceinte, susceptible de provoquer le feu, un signal d'alarme qui est engendré en captant le bruit qui naît au moment de l'éclatement des capsules, le traitement des signaux électriques issus des transducteurs microphoniques étant fait de façon digitale pour permettre une descrimination irréprochable entre bruits ambiants normaux et ceux engendrés par le microcapsules lors d'un incendie.

[0011] D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel la Fig. unique montre un schéma simplifié d'une installation suivant l'invention.

[0012] Sur la Fig. unique, on a représenté symboliquement par un trait mixte une enceinte E telle qu'un local d'un bâtiment par exemple, dont les murs sont couverts d'un revêtement dans lequel est incorporée une grande quantité de microcapsules M du genre décrit dans la demande de brevet néerlandais précitée. Bien entendu, cette application n'est pas limitative, car les microcapsules peuvent être incorporées dans d'autres supports (câbles électriques, notamment).

[0013] L'installation suivant l'invention comporte une série de transducteurs microphoniques la à In composés chacun d'un microphone 2 et d'un amplificateur 3 de fréquence acoustique. Chaque amplificateur 3 est raccordé par sa sortie à une ligne de transmission 4 à deux fils 5 et 6 qui sert à la fois à la propagation du signal utile et à l'alimentation des transducteurs microphoniques la à ln. La ligne de transmission 4 est connectée à un circuit 6 de filtrage et d'exploitation et également à un circuit 8 d'alimentation et de détection de dérangement, par l'intermédiaire d'une connexion 9.

[0014] La ligne 4 est connectée à un circuit d'entrée 10 dans lequel est prévue une impédance 11 qui est égale en valeur à l'impédance caractéristique de la ligne, compte-tenu des fréquences de travail correspondant à celles du bruit provoqué par l'éclatement des microcapsules M. L'impédance de sortie de chacun des amplificateurs 3 présente une valeur élevée par rapport à celle de l'impédance caractéristique de la ligne 4. Par ailleurs, les caractéristiques des microphones 2 et des amplificateurs 3 sont telles que chaque transducteur microphonique engendre dans la ligne 4 un courant qui est variable d'une façon linéaire en fonction de la pression acoustique appliquée aux microphones 2 et qui est superposé au courant d'alimentation des amplificateurs. Par conséquent, on retrouve aux bornes de l'impédance 11 une tension qui est proportionnelle à la pression acoustique captée par l'ensemble des microphones. Il est à noter également que le fait de prévoir dans le circuit d'entrée 10 une impédance 11 en valeur égale à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission 4 n'entraîne pas de réflexions en bout de ligne (circuit d'entrée 10) et que toute l'énergie utile engendrée par les amplificateurs est absorbée par l'impédance 11, alors qu'à l'extrémité opposée de la ligne qui est ouverte, l'énergie est au contraire réfléchie vers le bout de la ligne. Par ailleurs, grâce à ce montage, les signaux se propageant sur la ligne ne peuvent pas s'annuler par des écarts de phase.

[0015] Le circuit d'entrée lO comporte également des filtres destinés à éliminer du signal utile les fréquences industrielles et basses jusqu'à 5000 Hz, par exemple. La sortie du circuit d'entrée 11 est raccordée à un amplificateur sélectif 12 centré sur la bande de fréquences caractéristique du bruit engendré par l'éclatement des microcapsules M réparties dans l'enceinte. Cette bande peut aller de 10 à 13 KHz, le facteur de réjection de l'amplificateur étant de 40 dB, par exemple.

[0016] La sortie de l'amplificateur 12 est connectée à un circuit de détection 13 qui filtre une partie de polarité donnée du signal, cette partie étant transmise à un intégrateur 14 de niveau moyen composé par un circuit résistance-condensateur et également à la première entrée d'un comparateur 15 qui reçoit sur son autre entrée, le signal issu de l'intégrateur 14. Par ailleurs, la sortie de celui-ci est appliquée à un circuit 16 de commande automatique de gain dont la sortie est reliée à l'amplificateur sélectif 12 pour en régler le gain en fonction du signal moyen mesuré par l'intégrateur 14. La sortie du comparateur 15 dont le signal est traité de façon digitale est reliée à un circuit 17 à seuil dont la sortie est appliquée à un basculeur monostable 18. La sortie de ce dernier est reliée par l'intermédiaire d'une diode 19 à un circuit de charge 20 comprenant une résistance-série 21 et un condensateur parallèle 22. La jonction de ces composants est raccordée à un circuit d'alarme 23 dont la conception peut être quelconque.

[0017] L'entrée et la sortie du basculeur monostable 18 sont reliées respectivement aux deux entrées d'un circuit de sommation 24 dont la sortie est connectée à un basculeur monostable 25 de décharge du condensateur 22. La sortie de ce basculeur est raccordée à la jonction de la diode 19 et de la résistance 20.

[0018] Le circuit 8 d'alimentation et de détection de dérangement comprend une self de filtrage 26 connectée à un conducteur de la ligne 4 et reliée par ailleurs à un circuit d'alimentation 27 par l'intermédiaire d'une résistance 28. Le circuit d'alimentation 27 est connectée à un potentiomètre 29 de réglage de niveau dont le curseur attaque l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel 30, l'entrée positive de ce dernier étant reliée à la jonction entre la self 26 et la résistance 28. La sortie de l'amplificateur opérationnel 30 est reliée à un relais 31 commandant un circuit 32 de signalisation de dérangement.

[0019] Le fonctionnement est le suivant.

[0020] Le signal acoustique capté par les microphones 2 est transmis après une conversion dans les amplificateurs 3 et par la ligne 4, vers le circuit d'entrée 10 et de là à l'amplificateur sélectif 12. Une partie du signal de sortie de ce dernier est intégrée dans le circuit intégrateur 14 après détection dans le circuit 13, tandis que cette même partie est appliquée directement au comparateur 15 pour y être comparée au signal intégré. Chaque fois que le niveau d'impulsion délivré par le circuit détecteur 13 dépasse le niveau moyen du signal issu de l'intégrateur, par exemple en raison d'un éclatement d'une microcapsule ou d'un bruit parasite engendré dans l'enceinte surveillée, le comparateur 15 délivre un signal au circuit de déclenchement 17. Si ce signal dépasse le seuil fixé par ce circuit, une impulsion est appliqué au basculeur monostable 18 qui est déclenché. L'impulsion est également appliquée au circuit de sommation 24.

[0021] Le temps de basculement du basculeur monostable 18 est choisi égal à la duréé du signal issu du circuit de déclenchement 17, lorsqu'il est mis en action par suite d'un éclatement de capsule. Par conséquent, à la suite d'un tel éclatement, le circuit de sommation 24 reçoit sur ses deux entrées des impulsions d'égale valeur moyennant quoi son signal de sortie sera nul. L'impulsion est alors emmagasinée dans le condensateur 22. Si des éclatements de capsules continuent à se produire, une suite d'impulsions est appliquée au condensateur 22 et son niveau de signal sera capable après un nombre prédéterminé d'éclatements, de déclencher le circuit d'alarme 23. Par contre, si le circuit à seuil 17 est déclenché par un signal de durée différente de celle d'un signal provoqué par un éclatement, à savoir par un bruit d'ambiance de même fréquence que celle des éclatements, par exemple, la somme élaborée dans le circuit de sommation 24 ne sera pas nulle. Il en résulte le déclenchement du basculeur monostable 25 qui provoque la décharge du condensateur 22. Un tel signal de bruit d'ambiance ne sera donc pas capable de contribuer à déclencher le circuit d'alarme 23. On voit donc que ce traitement digital permet d'éliminer les fausses alarmes et de descriminer les bruits ambiants gênants.

[0022] Le circuit d'alimentation 27 envoie le courant d'alimentation dans la ligne 4 par l'intermédiaire de la self 26 dont l'impédance pour les fréquences considérées est grande devant celle de la résistance 11, sa résistance-série étant par contre faible par rapport à celle-ci.

[0023] Le montage considéré permet ainsi de déceler un dérangement (interruption ou court-circuit par exemple) de la ligne 4, l'amplificateur 30 étant agencé de manière à se déclencher lorsque ses signaux d'entrée ne sont pas égaux. Il en résulte la production d'un signal d'avertissement par l'intermédiaire du relais 31 et du circuit 32.

[0024] Bien entendu, il est possible de concevoir un montage dans lequel un seul microphone est placé dans l'enceinte, ce qui rend inutile la ligne 4 ainsi que le circuit d'alimentation 8.

Revendications

1. Installation de détection précoce d'incendie dans une enceinte, comportant un grand nombre de petits organes générateurs de bruits répartis dans l'enceinte et produisant ce bruit lors d'une élévation anormale de la température dans l'enceinte et un circuit de détection acoustique de bruit et d'alarme pour déclencher celle-ci en présence de ladite élévation anormalede la température cette installation étant caractérisée en ce que lesdits organes générateurs de bruit sont des microcapsules (M) contenant chacune un gaz extincteur dont la tension de vapeur est capable de rompre la microcapsule à la suite de ladite élévation de la température et en ce que ledit circuit de détection et d'alarme comprend au moins un transducteur microphonique (la, lb...ln) suivi d'un circuit de filtrage et de traitement (10 à 25) digital pour déclencher un signal d'alarme lorsque le niveau de bruit engendré par l'éclatement des microcapsules (M) atteint un niveau prédéterminé.

2. Installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de filtrage et de traitement digital comporte un amplificateur sélectif (12) dont la bande passante est centrée sur une gamme de fréquences correspondant au spectre de bruit provoqué par lesdites microcapsules (M).

3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ladite gamme de fréquences s'étend entre 10 et 13 kHz, environ.

4. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit circuit de filtrage et de traitement digital comporte un circuit (14) d'établissement de moyenne du signal issu dudit circuit de filtrage (lO,12) ainsi qu'un comparateur (15) pour établir une comparaison entre ledit signal et sa moyenne.

5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'un détecteur (13) est raccordé entre ledit circuit (14) d'établissement de moyenne et la sortie dudit circuit de filtrage (10, 12) et en ce que ledit comparateur (15) est raccordé d'une part, directement et d'autre part, par l'intermédiaire dudit circuit d'établissement de moyenne, audit comparateur (15).

6. Installation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit circuit d'établissement de moyenne est un intégrateur (14).

7. Installation suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'un circuit à seuil (17) est connecté à la sortie dudit comparateur (15).

8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que ledit circuit de filtrage et de traitement digital comporte en outre, un circuit à seuil (17) pour fournir des impulsions représentatives de l'éclatement des microcapsules, un condensateur d'emmagasinage (22) connecté à un circuit d'alarme (23) pour déclencher celui-ci lorsque sa charge atteint un niveau prédéterminé, un circuit digital de charge (18) de ce condensateur sensible à la sortie dudit circuit à seuil pour ne modifier le niveau de charge de ce dernier qu'en présence d'un signal représentatif de l'éclatement desdites microcapsules (M) ainsi qu'un circuit digital de décharge (25) du condensateur sensible également à la sortie dudit circuit à seuil (17) pour décharger ce dernier en présence de tout autre signal représentatif de tout bruit parasite dans ladite enceinte (E).

9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que ledit circuit de charge (18) et ledit circuit de décharge (25) sont des basculeurs monostables, l'entrée et la sortie de celui (18) servant de circuit de charge étant connectées l'une à l'autre par un circuit de sommation (24) à la sortie duquel est connecté le basculeur monostable (25) servant de circuit de décharge, le temps de basculement du premier basculeur étant réglé de façon à être égal à la durée du signal représentatif du bruit d'éclatement d'une microcapsule (M).

10. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une série de transducteurs microphoniques (la, lb, ... ln), raccordés en parallèle dans une ligne de transmission (4) fermée sur son impédance caractéristique pour les fréquences caractéristiques de l'éclatement des microcapsules (M) dans ledit circuit de filtrage (11, 12), lesdits transducteurs étant répartis dans ladite enceinte (E).

11. Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que chaque transducteur (la, lb ... ln) comporte un microphone (2), ainsi qu'un amplificateur (3) et en ce que ladite ligne de transmission (4) est connectée à un circuit d'alimentation (8) pour lesdits amplificateurs, par l'intermédiaire d'une self de filtrage (26).

12. Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que ledit circuit d'alimentation comporte un circuit de détection de dérangement (30 à 32) capable de surveiller le potentiel aux bornes de ladite self (26) pour déclencher un signal d'avertissement en cas de dérangement de ladite ligne (4).

Dessins