ES2291707T3 - Metodo y aparato para indicar la activacion de una alarma de un detector de humo. - Google Patents
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Abstract
Un método para detectar si una alarma audible generada por un detector de humo se encuentra activa. La alarma audible posee un periodo de alarma que comprende una pluralidad de periodos activos y una pluralidad de periodos inactivos organizados en un modelo temporal predeterminado. Cada uno de los periodos activos consiste en un periodo durante el cual el detector de humo emite un sonido de alarma audible. Cada uno de los periodos inactivos consiste en un periodo durante el cual el detector de humo no emite un sonido audible. Este método comprende: la detección de un valor pico en cada uno de los múltiples periodos de muestra. Cada uno de los periodos de muestra se corresponde con uno de los periodos activos o inactivos previstos en un periodo de alarma único; el método se caracteriza por comprender además: la selección de un valor pico máximo de entre los valores pico; el establecimiento de un umbral de amplitud en función del valor pico máximo; la comparación de cada uno de los valores pico con el umbral de amplitud por lo que respecta a cada uno de los periodos de muestra con el fin de determinar los periodos de muestra que poseen un valor pico que sobrepasa el umbral de amplitud; la determinación de si la alarma audible se encuentra activa, basándose al menos en parte en si el modelo temporal de los periodos de muestra en que el valor pico sobrepasa el umbral de amplitud se corresponde con el modelo temporal predeterminado.
Description
Método y aparato para indicar la activación de
una alarma de un detector de humo.
Esta solicitud reivindica el beneficio de
prioridad de la solicitud provisional de Estados Unidos con nº de
serie 60/415.127, presentada el 2 de octubre de 2002.
La presente invención se refiere a métodos y
dispositivos para detectar la activación de una alarma audible de
detector de humo.
Durante un incendio, es posible que los
ocupantes de un edificio sólo tengan unos minutos para poder
escapar del mismo sin sufrir daños. Debido a que este periodo para
abandonar el edificio es posiblemente muy breve, es esencial avisar
con la mayor anticipación posible a sus ocupantes. La mayoría de
los dispositivos que se venden en el sector de la seguridad contra
incendios se basan en alarmas audibles que alertan a los ocupantes
de un edificio residencial. Desgraciadamente, estos dispositivos no
resultan efectivos para las personas con discapacidades auditivas.
Por consiguiente, existe la necesidad de un dispositivo que
proporcione una protección suficiente a todas aquellas personas con
dificultades auditivas en caso de que se produzca una situación de
emergencia relacionada con un incendio.
En el estado anterior de la técnica se conocen
dispositivos que utilizan señales visuales para alertar a las
personas con discapacidades auditivas. En las patentes
estadounidenses nº 4.227.191 y 4.287.509 se describen ejemplos de
dichos dispositivos. Éstos combinan un detector y una alarma visual
en un solo dispositivo. En la patente estadounidense nº 5.012.223
se revela otro dispositivo de aviso visual. Este dispositivo detecta
el sonido de un detector de humo remoto y enciende una luz como
respuesta al mismo. Los dispositivos de alarma visual de este tipo
poseen un grave inconveniente: no son eficaces a la hora de alertar
a una persona con problemas de audición que se encuentre dormida en
ese momento.
Para solucionar esta necesidad se han propuesto
sistemas en los que se combina la estimulación táctil (por ejemplo,
dispositivos vibradores y dispositivos que sacuden las camas). En la
patente estadounidense nº 4.380.759 se describe uno de estos
dispositivos, el cual incluye un sensor de vibraciones que se ubica
al lado de un detector de humo. Cuando se activa el detector de
humo, la vibración de la alarma audible acciona una lámina vibradora
que causa una sensación suave en la piel. El uso de este tipo de
dispositivos resulta incómodo (especialmente cuando el dispositivo
sólo se utilizará en una ubicación de forma temporal, como por
ejemplo en la habitación de un hotel), ya que el usuario debe
colocar la unidad transmisora en contacto físico con el detector de
humo, que a menudo se encuentra en un techo o en otro lugar de
acceso difícil. Otros dispositivos para las personas con
discapacidades auditivas (por ejemplo, el dispositivo mostrado en la
patente estadounidense nº 5.917.420) incluyen la transmisión de
señales de un detector a un dispositivo que sacude el mobiliario o
a otro dispositivo de estimulación táctil. Aunque estos dispositivos
suponen un avance, con frecuencia resultan bastantes caros y, lo
que es más importante, requieren un equipamiento especializado.
La patente estadounidense nº 5.651.070 describe
un dispositivo de aviso que se dedica a "escuchar" los sonidos
emitidos por dispositivos como timbres de puertas y detectores de
humos, activando un dispositivo de estimulación táctil en forma de
un reloj de pulsera. En este dispositivo se graba una alarma
audible específica y se compara continuamente la alarma grabada con
los sonidos ambientales captados a través de un micrófono. Se
utiliza un comparador de 4 bits para determinar si existe una
correspondencia entre los mismos. No se revelan los criterios que
se introducen en el comparador para determinar una correspondencia.
La utilización de este dispositivo resulta compleja, ya que el
usuario debe grabar el sonido deseado antes de poder utilizarlo.
Esta circunstancia puede ser un problema, por ejemplo cuando una
persona llega a una habitación de hotel tarde por la noche, ya que
la activación de la alarma del detector de humo para realizar la
grabación podría molestar a otros huéspedes del hotel.
La patente estadounidense nº 501, 2223 (Gribell
et al) se refiere a un dispositivo activado por alarma de
humo con un receptor de sonidos y un dispositivo convertidor de
señales. La señal de sonido recibida es convertida a una señal
digital que representa la onda sonora y analizada para establecer
si se está detectando una alarma de humo activa. Específicamente,
la señal digital se detecta en un primer periodo de tiempo idéntico
al periodo de tiempo en el que se genera la onda sonora. Se detecta
la ausencia de una señal digital en el segundo periodo de tiempo;
este segundo periodo de tiempo es idéntico al periodo de tiempo en
el que la onda sonora detectada está ausente. Cuando se detecta la
presencia de la señal digital en el primer periodo de tiempo y la
ausencia de la señal digital en el segundo periodo de tiempo se
genera una señal de control de salida.
Además de los factores mencionados
anteriormente, la generación de posibles falsas alarmas es una
consideración importante en este tipo de dispositivos. Resulta
relativamente sencillo detectar la activación de una alarma audible
de detector de humo; otra cuestión completamente diferente es
detectar esa alarma sin detectar erróneamente otros dispositivos
que se encuentran habitualmente en el hogar. Estos dispositivos
pueden producir un ruido constante de banda ancha (por ejemplo,
aspiradoras y licuadoras) o pueden producir sonidos intermitentes
con frecuencias bien definidas que coinciden o se encuentran muy
cerca de la frecuencia de una alarma de detector de humo (por
ejemplo, despertadores, teléfonos tradicionales, teléfonos móviles,
etc.). Es un fenómeno bien conocido que los usuarios aprenden
rápidamente a hacer caso omiso de un dispositivo de alarma con
tendencia a producir un número excesivo de falsas alarmas, haciendo
que resulte inútil en la práctica.
La presente invención da respuesta en gran
medida a las cuestiones planteadas anteriormente. Esta invención
proporciona un método y aparato para detectar la presencia de
sonidos correspondientes a alarmas de humo continuas e
intermitentes.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, existe un método para detectar si una alarma audible
generada por un detector de humo se encuentra activa. La alarma
audible posee un periodo de alarma que comprende una pluralidad de
periodos activos y una pluralidad de periodos inactivos organizados
en un modelo temporal predeterminado. Cada uno de los periodos
activos consiste en un periodo durante el cual el detector de humo
emite un sonido audible de alarma. Cada uno de los periodos
inactivos consiste en un periodo durante el cual el detector de
humo no emite ningún sonido audible. El mencionado método
comprende:
la detección de un valor pico en cada uno de los
múltiples periodos de muestra. Cada uno de los periodos de muestra
se corresponde con uno de los periodos previstos activos o
inactivos en un solo periodo de alarma;
el método se caracteriza por comprender
además:
la selección de un valor pico máximo entre los
valores pico;
el establecimiento de un umbral de amplitud en
función del valor pico máximo;
la comparación de cada uno de los valores pico
con el umbral de amplitud por lo que respecta a cada uno de los
periodos de muestra con el fin de determinar los periodos de
muestra que poseen un valor pico que sobrepasa el umbral de
amplitud;
la determinación de si la alarma audible se
encuentra activa, basándose al menos en parte en si el modelo
temporal de los periodos de muestra en los que el valor pico
sobrepasa el umbral de amplitud se corresponde con el modelo
temporal predeterminado.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, existe un dispositivo para detectar si una alarma
audible emitida por un detector de humo se encuentra activa; la
alarma audible posee un periodo de alarma que comprende una
pluralidad de periodos activos y una pluralidad de periodos
inactivos organizados en un modelo temporal predeterminado. Cada
uno de los periodos activos consiste en un periodo durante el cual
el detector de humo emite un sonido de alarma audible. Cada uno de
los periodos inactivos consiste en un periodo durante el cual el
detector de humo no emite ningún sonido audible. El dispositivo
comprende:
un micrófono; y
un procesador conectado al micrófono;
el dispositivo se caracteriza porque el
procesador está configurado para llevar a cabo los pasos de:
detección de un valor pico en cada uno de los
múltiples periodos de muestra. Cada uno de los periodos de muestra
se corresponde con uno de los periodos activos o inactivos
previstos en un solo periodo de alarma;
selección de un valor pico máximo de entre los
valores pico;
establecimiento de un umbral de amplitud en
función del valor pico máximo;
comparación de cada uno de los valores pico con
el umbral de amplitud por lo que respecta a cada uno de los
periodos de muestra con el fin de determinar los periodos de
muestra que poseen un valor pico máximo que sobrepasa el umbral de
amplitud;
determinación de si la alarma audible se
encuentra activa, basándose al menos en parte en si el modelo
temporal de los periodos de muestra en los que el valor pico
sobrepasa el umbral de amplitud se corresponde con el modelo
temporal predeterminado.
En una modalidad preferida, se toma una serie de
muestras espaciadas temporalmente durante un periodo de tiempo lo
suficientemente prolongado como para incluir al menos un periodo
completo de un modelo de sonidos de una alarma audible de un
detector de humo que se repiten, y los dos parámetros que se
analizan para cada muestra son la frecuencia y amplitud del sonido
más alto en esa muestra. Estos dos parámetros se deben corresponder
con el modelo temporal especificado para que se pueda declarar la
detección de una alarma. En modalidades de la invención que tienen
por objeto detectar las alarmas audibles intermitentes de un
detector de humo, el modelo varía a lo largo del tiempo. En las
modalidades que tienen por objeto detectar las alarmas audibles
constantes de un detector de humo, el modelo no varía a lo largo
del tiempo.
Es posible activar el comienzo del análisis
algorítmico mediante un algoritmo de detección concebido para
utilizar menos energía en relación con la cantidad de energía
consumida por el análisis algorítmico. Ello resulta especialmente
importante en aquellos dispositivos que funcionan con baterías.
En otra modalidad preferida de la invención, se
incorpora el aparato de detección mencionado anteriormente a un
detector de humo convencional con el fin de proporcionar un
detector de humo que detectará tanto el humo como la alarma de otro
detector de humo. En una modalidad alternativa, un detector de humo
incluye un transceptor que transmite una señal de activación a
detectores de humo cercanos cuando se detecta el humo de un fuego y
que recibe una señal de activación de detectores cercanos. En el
momento de recepción de una señal de activación de un detector de
humo cercano, el detector de humo activará su dispositivo de aviso
(sonoro, táctil y/o visual). Estas modalidades resultan
especialmente útiles en situaciones en las que (por ejemplo, un
código de construcción) requiere una activación de estación a
estación, ya que las modalidades proporcionan un medio para obtener
una activación de estación a estación sin necesidad de que las
mismas estén conectadas físicamente.
Se puede obtener una apreciación y comprensión
más completa de la invención y de muchas de sus características y
ventajas al leer y estudiar la siguiente descripción detallada y
los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es un diagrama temporal que ilustra
el modelo temporal de una alarma audible de detector de humo, de
conformidad con la norma NFPA;
las Figuras 2a y 2b muestran trazados de
amplitud en función de la frecuencia para una alarma audible de
detector de humo típica, tomados con el detector en una caja
revestida de espuma y en una caja sin espuma, respectivamente;
la Figura 3 es un diagrama de bloques de
hardware de un dispositivo que indica la activación de una alarma
de humos, de acuerdo con una primera modalidad de la invención;
la Figura 4 es un diagrama de flujo de una
rutina de adquisición llevada a cabo por el dispositivo de la
Figura 2;
las Figuras 5a y 5b comprenden conjuntamente un
diagrama de flujo de una subrutina de detección llevada a cabo por
el dispositivo de la Figura 2;
la Figura 6 ilustra un periodo total de muestras
para la subrutina de las Figuras 5a y 5b;
la Figura 7 ilustra el periodo de muestra
individual de la subrutina de las Figuras 5a y 5b;
la Figura 8 es un diagrama de bloques de
hardware de un detector de humo, de acuerdo con una segunda
modalidad de la presente invención;
Se analizará la presente invención con
referencia a las modalidades preferidas de los dispositivos para
detectar alarmas audibles de detectores de humo. Se expondrán
detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión
exhaustiva de la presente invención. No se debería asumir que las
modalidades preferidas que se estudian en el presente documento
suponen una limitación de la invención. Asimismo, para facilitar su
comprensión se describen determinados pasos metodológicos como
pasos independientes; sin embargo, no se debería interpretar que
estos pasos son necesariamente independientes o que deben llevarse a
cabo en un orden determinado.
Con anterioridad a 1996, las alarmas audibles de
los detectores de humo presentaban modelos diferentes, dependiendo
de su fabricante. Algunas alarmas audibles eran constantes,
mientras que otras mostraban diversos modelos temporales
intermitentes. No obstante, los detectores de humo fabricados
después de 1996 deben ajustarse a la norma NFPA 72 de la Asociación
Nacional de Protección contra Incendios (National Fire Protection
Association), la cual exige a los detectores de humo que emitan
señales de alarma audible con el modelo temporal que se muestra en
la Figura 1. Este modelo consiste en tres conjuntos de periodos
breves de actividad/inactividad, seguidos por un periodo más largo
de inactividad. Se especifica la longitud de los periodos breves de
actividad e inactividad como de 0,5 segundos de actividad +/- 10%,
seguidos de 0,5 segundos de inactividad +/- 10%. Se especifica el
periodo largo de inactividad como de 1,5 segundos +/- 10%. Las
pruebas realizadas por solicitantes de diversos detectores de humo
muestran que la mayoría de los detectores, pero no todos, cumplen
esta especifica-
ción.
ción.
Además del modelo temporal de la Figura 1, la
NFPA 72 también especifica que las señales de alarma audible cuyo
objetivo sea un funcionamiento en el modo privado deben poseer:
un nivel sonoro no inferior a 45 dBA a 3,05
metros (10 pies) o superior a 120 dBA a una distancia de audición
mínima del dispositivo audible;
un nivel sonoro de al menos 15 dBA por encima
del promedio de nivel sonoro ambiental o de 5 dBA por encima del
nivel sonoro máximo con una duración de al menos 60 segundos (el
nivel sonoro que sea mayor de estos dos), medido a 1,52 metros (5
pies) por encima del nivel del suelo.
En las áreas en donde normalmente se duerme, la
NFPA 72 también especifica que las señales audibles de alarma deben
tener:
un nivel sonoro de al menos 15 dBA por encima
del promedio de nivel sonoro ambiental o de 5 dBA por encima del
nivel sonoro máximo con una duración de al menos 60 segundos o un
nivel sonoro de al menos 70 dBA (el nivel sonoro que sea mayor de
estos tres), medido al nivel de la almohada en el área donde se
duerme.
La NFPA 72 no especifica una frecuencia de la
alarma audible. Sin embargo, los solicitantes han sometido a
pruebas aproximadamente 18 detectores de humo disponibles en la
actualidad y han llegado a la conclusión de que la alarma audible,
en la mayoría de los detectores de humo a la venta en la actualidad
fabricados después de 1996 (así como algunos fabricados con
anterioridad a 1996), poseen puntos máximos de frecuencia bien
definidos de aproximadamente 3200 Hz +/- un 10% aproximadamente,
así como puntos máximos en frecuencias armónicas correspondientes.
La frecuencia de 3200 Hz corresponde a un sonido que la mayoría de
los seres humanos con una capacidad auditiva normal pueden oír sin
problemas. En la Figura 2a se muestra un trazado de ejemplo de
amplitud frente a frecuencia para una alarma en un detector de humo
típico, en este caso un modelo de detector de humo 0914 de Fire
Sentry, ubicado en una caja revestida de espuma. En la Figura 2b se
ilustra un trazado de amplitud frente a frecuencia para el mismo
detector en una caja sin revestimiento. En la Tabla 2 se muestra un
resumen de los resultados de las pruebas realizadas por los
solicitantes sobre 18 detectores de humo.
Debido a que un gran número de fabricantes de
detectores de humo recomiendan la sustitución de detectores de humo
después de aproximadamente diez años, se está reduciendo
rápidamente el número de detectores de humo en funcionamiento que se
remontan a antes de 1996. Por consiguiente, esta invención dedicará
su atención principalmente al reconocimiento de las alarmas
audibles de 1996 y de los detectores de humo más recientes. Con
todo, ello no quiere decir que este factor supone una limitación
del ámbito de la invención.
En la Figura 3 se ilustra un dispositivo (300)
para la detección de una alarma audible de un detector de humo y la
activación de un segundo dispositivo de alarma, de acuerdo con una
modalidad de la invención. El dispositivo (300) incluye un micrófono
(310) para la captación de sonidos ambientales. El micrófono (310)
está conectado opcionalmente a un amplificador (320), mostrado con
una línea discontinua en la Figura 3). El amplificador (320) está
conectado a un convertidor analógico-digital A/D
(330) para convertir la señal analógica del micrófono (310) en una
señal digital representativa del sonido ambiental. Los datos de
sonidos digitalizados del convertidor A/D (330) se introducen en un
procesador (340) para la detección de una alarma audible de un
detector de humo. El procesador (340) puede ser un microprocesador,
un procesador de señales digitales o cualquier otro tipo de
procesador. Aunque este procesador (340) está ilustrado en la
Figura 3 por un solo recuadro, se sobreentenderá que el procesador
(340) puede comprender una pluralidad de dispositivos. En una
modalidad, el procesador (340) incluye un dispositivo especializado
para la computación de una transformada de Fourier y un
microprocesador de uso general. Una memoria (350) está conectada al
procesador (340).
El procesador (340) está alimentado por una
fuente de energía (360). En modalidades preferidas, la fuente de
energía (360) es una batería. Otra posibilidad es que la fuente de
energía incluya un transformador y rectificador para su conexión a
una fuente de energía de corriente alterna. En otras modalidades,
puede adaptarse la fuente de energía (360) para que suministre
energía al procesador (340) desde una fuente de corriente alterna
cuando ésta se encuentre disponible y desde una batería cuando la
fuente de corriente alterna no se encuentre disponible mediante un
método bien conocido en este campo.
Cuando el procesador detecta la alarma audible
de un detector de humo, el procesador (340) emite una señal a un
dispositivo de alarma (370). En las modalidades preferidas, el
dispositivo de alarma (370) es una alarma táctil. Entre las alarmas
táctiles que se pueden utilizar con la presente invención se
encuentran un reloj vibrador, un localizador personal o
"buscapersonas" vibrador y dispositivos que sacuden las camas,
incluido el Super Bed Vibrator y el Super Bed Vibrator de
velocidad variable de la marca SONIC ALERT®. El Super
Vibrator posee un diámetro de 8,89 cm (3,5 pulgadas), un grosor
de 3,175 cm (1,25 pulgadas) e incluye una masa desequilibrada y un
motor. Este dispositivo puede colocarse bajo un colchón o una
almohada. También se pueden utilizar alarmas táctiles
diferentes.
La Figura 4 es un diagrama de flujo (400) del
procesamiento que el procesador (340) lleva a cabo en una modalidad
de la invención. En el paso 402, un micrófono (310) toma muestras
del sonido ambiental durante un periodo de tiempo. En algunas
modalidades este periodo de tiempo es de 2 segundos. Se elige esta
duración para que exceda el periodo de tiempo inactivo de 1,5
segundos que se especifica en la norma NFPA 72. En el paso 403, el
procesador (340) calcula una transformada de Fourier en la salida de
datos de sonido digitalizados a través del convertidor A/D (330). A
continuación, en el paso 404, se filtran los datos mediante la
eliminación de los datos que se encuentren en frecuencias por debajo
de un umbral de frecuencias bajas. Los expertos en este campo se
percatarán de que es posible sustituir el paso de filtrado si se
inserta un filtro analógico de paso alto con anterioridad al
convertidor A/D (330).
Después de que los datos se han filtrado en el
paso 404, en el paso 406 se determina una amplitud máxima de los
datos filtrados. Si esta amplitud máxima se encuentra a una
frecuencia correspondiente a la frecuencia prevista de una alarma de
detector de humo, es decir, 3200 Hz +/- 10% (2880 - 3520 Hz) en el
paso 408, se introduce una rutina de adquisición en el paso 410.
Tras completar la rutina de adquisición, o si el pico identificado
en el paso 406 no se encuentra en la frecuencia correcta en el paso
408 (lo que quiere decir que un dispositivo diferente a un detector
de humo está generando el ruido más alto), el procesador (340)
genera un retraso durante un periodo de tiempo en el paso 412 y se
repite el paso 402. En las modalidades preferidas, el periodo de
retraso en el paso 412 es de 10 segundos.
La rutina ilustrada en el diagrama de flujo
(400) de la Figura 4 actúa como una rutina de control y seguimiento
que se lleva a cabo periódicamente para determinar si existe la
posibilidad de que esté sonando una alarma de detector de humo. En
este contexto, "periódicamente" significa "de vez en
cuando" e incluye la realización de la rutina a intervalos tanto
fijos como variables. La elección de un periodo de seguimiento de 2
segundos y un periodo de retraso de 10 segundos se corresponde con
un ciclo de trabajo de aproximadamente un 17%. Otra posibilidad
consiste en utilizar, en vez de un periodo de seguimiento continuo
de 2 segundos, una serie de muestras más breves espaciadas a lo
largo de un intervalo mayor que el periodo de inactividad de 1,5
segundos (o el periodo de inactividad más largo en el modelo
temporal objetivo). Se realiza la rutina de seguimiento periódica,
en vez de un seguimiento continuo, con el fin de conservar energía,
un aspecto de particular importancia en los dispositivos
alimentados por baterías. En otras modalidades de la invención, como
por ejemplo aquéllas alimentadas por la corriente alterna de una
casa típica a través de un enchufe, es posible omitir esta rutina
de seguimiento (400) y realizar la rutina de adquisición (410) de
forma continua.
En las Figuras 5a y 5b se muestran los detalles
de la rutina de seguimiento (410). La rutina comienza en el paso
502 con el muestreo del sonido ambiental durante un breve periodo
de tiempo. En algunas modalidades este periodo de muestreo tiene una
duración de 50 milisegundos. Se debería escoger la longitud mínima
del periodo de muestra, de forma que el número de muestras que se
tomen sea suficiente para obtener una buena resolución de
frecuencia de una transformada de Fourier de los datos; por
consiguiente, la longitud mínima del periodo de muestreo depende de
la velocidad para tomar muestras del equipo. El procesador (340)
convierte la muestra al dominio de la frecuencia al tomar la
transformada de Fourier en el paso 504; en el paso 506 se somete la
muestra a un filtro de paso alto al excluir los datos que se
encuentran por debajo de un umbral de frecuencias (500 Hz en las
modalidades preferidas). A continuación, en el paso 508, se
determina la frecuencia del valor pico. Si el valor pico se
encuentra en la frecuencia prevista de una alarma de detector de
humo (3200 Hz +/- 10% ó 2880 - 3520 Hz, como en el caso mencionado
anteriormente), se establece en el paso 512 un bit correspondiente
en una matriz de frecuencia máxima en la memoria (350); si no, el
bit correspondiente continúa teniendo el valor "0".
Preferentemente, la matriz de frecuencia máxima es una matriz
unidimensional de bits con un número total de bits equivalente al
número total de muestras (por ejemplo, 12) en el periodo total de
muestras. Después del paso 512 (o del paso 510 si la frecuencia del
valor pico no se encuentra en la frecuencia prevista de una alarma
de detector de humo en el paso 510), se registra en la memoria el
valor pico para la muestra en el paso 514.
Como se estudiará más adelante, la matriz de
frecuencia máxima se correlacionará con una matriz de valor pico y
a continuación se comparará con un modelo temporal previsto. De
esta forma se garantiza que las frecuencias máximas para cada
periodo activo del modelo de la NFPA 72 se corresponden con la
frecuencia prevista de la alarma audible del detector de humo. No es
importante si la frecuencia de los valores pico en los periodos
inactivos se encuentra en la frecuencia objetivo, y un periodo
inactivo que posee una frecuencia máxima en la frecuencia objetivo
de la alarma del detector de humo no tendrá como resultado que no
se declare una correspondencia, ya que es posible que el ruido
ambiental posea un pico en la misma frecuencia que la alarma de
detector de humo durante un periodo inactivo.
Si no se ha tomado aún el número deseado de
muestras en el paso 514, el procesador (340) produce un retraso
durante un periodo de tiempo en el paso 518 y se toma otra muestra
en el paso 502. En las modalidades preferidas el periodo de retraso
elegido es de 0,5 segundos desde el comienzo del último periodo de
muestra, que se corresponde con el periodo activo de 0,5 segundos y
el periodo inactivo de 0,5 segundos del modelo temporal exigido por
la NFPA 72. En las modalidades preferidas se elige un número total
de muestras de 12, que se corresponden con un periodo total de
muestras de 5,5 segundos, debido al espaciamiento de medio segundo
entre los periodos de muestra. Como se ilustra en la Figura 6, cinco
segundos y medio corresponde al periodo mínimo necesario para
garantizar que los tres periodos activos y el largo periodo
inactivo exigido por la NFPA 72, así como un periodo adicional
activo, se encuentran dentro del periodo total de muestras. La
Figura 7 ilustra los 12 periodos de muestra superpuestos sobre una
posible señal de alarma audible.
Por lo que respecta a la Figura 5a, una vez que
se ha tomado en el paso 516 el número deseado de muestras para un
periodo total de muestras, se determina en el paso 518 la amplitud
máxima de todas las muestras en el periodo total. A continuación, se
establece en el paso 520 un umbral de amplitud basado en la
amplitud máxima. Se utilizará el umbral de amplitud para determinar
la amplitud de umbral correspondiente a una condición "activa".
En algunas modalidades, se escoge un 80% como umbral de amplitud de
la amplitud máxima. El umbral de amplitud depende de la amplitud
prevista de la varianza de la fuente (es decir, la alarma audible
del detector de humo). Por consiguiente, el umbral de amplitud puede
ser diferente, dependiendo de los diferentes detectores de humo
"objetivo" y del índice deseado de falsas alarmas.
Es necesario mencionar que el establecimiento de
un umbral de amplitud en función de un umbral máximo se considera
un aspecto importante para el control de alarmas falsas en la
presente invención. Esta elección de umbral reconoce que no se
conocerá la amplitud máxima de una alarma de detector de humo,
debido a que la amplitud máxima varía en función del cuadrado de la
distancia entre el dispositivo (300) y el detector de humo, pero que
la amplitud máxima será generalmente la misma durante los periodos
activos porque la alarma del detector de humo se encuentra a un
nivel constante durante los periodos activos y la distancia entre el
dispositivo (300) y el detector de humo en general no varía.
También se debe mencionar que se selecciona el umbral de amplitud
en función de la amplitud máxima y no en función de la amplitud
máxima con relación al ruido, o de la señal con relación al ruido,
ya que el ruido de fondo puede sufrir variaciones y, por
consiguiente, la relación entre la señal y el ruido puede no ser
constante, a pesar de que la amplitud de la alarma del detector de
humo es constante. Este umbral de amplitud desempeña una función
importante en la prevención de falsas alarmas, ya que permite
distinguir las alarmas de detectores de humo de otros dispositivos
con sonidos intermitentes que varían en amplitud, como por ejemplo
un televisor.
Después de que se determina la amplitud de
umbral en el paso 520, se establece el bit correspondiente en una
matriz de valor pico para cada muestra en la que la amplitud máxima
es superior a la amplitud de umbral en el paso 522. La matriz de
valor pico, al igual que la matriz de frecuencia máxima, es
preferentemente una matriz unidimensional de bits, con un número
total de bits equivalente al número total de muestras (por ejemplo,
12) en el periodo total de muestras. A título de ejemplo,
supongamos que las amplitudes máximas detectadas en el periodo
total de muestras fueran las siguientes:
En este caso, la amplitud máxima fue de 9,5. El
umbral de amplitud sería 9,5 * 0,80 = 7,6. Por lo tanto, únicamente
las amplitudes en las muestras 1, 3, 5, 9 y 11 superan el umbral y
la matriz de valor pico resultante sería 101010001010.
En algunas modalidades, existe un nivel mínimo
por debajo del cual no se puede establecer el umbral de amplitud.
Este nivel mínimo se corresponde con los 15 dB por encima del nivel
de ruido ambiental exigidos por la NFPA 72. No obstante, este mínimo
de 15 dB asume que se ha instalado el número correcto de detectores
de humo en el edificio (es decir, que un detector de humo se
encuentra dentro de la distancia máxima permitida). En otras
modalidades, el mínimo es únicamente de 10 dB para incluir
instalaciones no estándar. Este umbral mínimo de amplitud garantiza
que el ruido ambiental no provocará la activación de falsas
alarmas.
A continuación, la matriz de valor pico se
correlaciona con la matriz de frecuencia máxima en el paso 524.
Como se ha mencionado anteriormente, la matriz de frecuencia máxima
es una matriz de bits con 1 para cada muestra, en la que la amplitud
máxima corresponde a una frecuencia de 3200 Hz. En las modalidades
preferidas, esta correlación comprende el tomar un Y lógico
("AND") de la matriz de frecuencia máxima y la matriz de valor
pico. La matriz correlacionada, que también será una matriz
unidimensional con un número de bits equivalente al número de
muestras, tendrá un bit establecido para cada muestra en la que el
valor pico es superior al umbral de amplitud Y en la que el valor
pico se encuentra a una frecuencia que se corresponde con la
frecuencia prevista del detector de humo, a saber, aproximadamente
3200 Hz. En un entorno de ruido bajo, las matrices de frecuencia
máxima y valor pico pueden corresponderse entre sí. Sin embargo, no
siempre se da este caso. Por ejemplo, los solicitantes han
realizado pruebas que han revelado que la matriz de frecuencia
máxima puede tener bits establecidos para muestras, mientras que la
matriz de valor pico no los tiene. Se cree que ello es debido al
efecto de ecos leves de los periodos activos que naturalmente
poseen la misma frecuencia que la alarma del detector de humo y que
se detectan durante los periodos inactivos en el modelo temporal de
la NFPA 72. La correlación entre la matriz de la frecuencia máxima
y la matriz del valor pico impide la interpretación errónea de
estos ecos como señales activas.
A continuación, en el paso 526 se compara la
matriz correlacionada con el modelo temporal de la NFPA 72. Como se
ha mencionado anteriormente, se escoge el periodo total de muestras
de forma que haya al menos cuatro periodos activos del modelo
temporal de la NFPA 72. Tres de estos cuatro periodos activos
estarán separados por periodos inactivos de 0,5 segundos; el otro
periodo activo estará separado por el periodo inactivo de 1,5
segundos. No obstante, no se sabrá si tres periodos activos
preceden al cuarto periodo activo. A continuación se presentan los
dos modelos posibles correspondientes a estos cuatro periodos
activos ("1" representa "activo" y "0" representa
"inactivo"): (a) 100010101 ó (b) 101010001. Por consiguiente,
se compara cada uno de estos dos modelos posibles de 9 bits con la
matriz correlacionada de 12 bits, en las posiciones de inicio de la
matriz de 12 bits en el primer, segundo, tercer y cuarto bit (en
otras palabras, el modelo puede comenzar en cualquiera de los cuatro
primeros bits en la matriz correlacionada). Si se encuentra
cualquiera de estos modelos en la matriz correlacionada en el paso
526, se activa el dispositivo de aviso en el paso 528.
A diferencia de la matriz de frecuencia máxima,
es importante que la matriz de valor pico indique una inactividad
durante las muestras correspondientes a los periodos inactivos en
el modelo temporal de la NFPA 72. La unión con el "Y" lógico de
la matriz de frecuencia máxima (para la que el estado de las
muestras correspondientes al periodo inactivo no resulta
importante) con la matriz de valor pico simplifica la comparación de
las dos matrices con el modelo temporal de la NFPA 72.
Deberá tenerse en cuenta que estos dos modelos
contienen más de un "periodo" completo del modelo exigido por
la NFPA 72. Es decir, un periodo completo del modelo de la NFPA 72
incluye únicamente tres periodos activos. Se incluye el cuarto
periodo activo en los modelos anteriores, que corresponden a un
segundo periodo del modelo de la NFPA 72, para proporcionar una
medida adicional de prevención contra falsas alarmas. En algunas
modalidades no se incluye el cuarto periodo activo en los modelos
objetivo.
Si el modelo no se encuentra en la matriz
correlacionada en el paso 526, se compara un número total de
intentos con un umbral de intentos totales de correlación en el paso
530. En las modalidades preferidas, se fija en 10 el umbral de
intentos totales de correlación. Por lo tanto, el procesador (340)
intentará encontrar el modelo temporal a lo largo de diez periodos
de cinco segundos y medio cada uno, durante un total de 55 segundos
o aproximadamente 1 minuto. Si el umbral de intentos totales de
correlación no se ha alcanzado en el paso 530, se repetirán el paso
502 y los pasos siguientes. Si se ha alcanzado el umbral de intentos
totales de correlación en el paso 530, la subrutina termina y el
control vuelve al paso 412 (Figura 4).
Como se ha mencionado anteriormente, también se
puede utilizar el dispositivo (300) para detectar detectores de
humo anteriores a 1996. Por ejemplo, algunos detectores de humo
anteriores a 1996 emiten alarmas audibles con modelos temporales que
consisten en una serie de pulsos activos e inactivos. Con el fin de
detectar dichos detectores de humo, se ajusta la velocidad de
muestras para incorporar los diferentes tiempos de los pulsos
activos/inactivos y se modifica el modelo del paso 526 a una serie
alternativa de "1" y "0". Otros detectores de humo
anteriores a 1996 emiten sonidos continuos. Para estos detectores se
modifica el modelo a una serie de "1". Se utiliza una serie de
"1", en vez de un solo "1" (es decir, una muestra única
que posea una amplitud por encima del umbral de amplitud) para
garantizar que la duración de cualquier señal es lo suficientemente
larga como para impedir la confusión de sonidos de duración breve
(por ejemplo, procedentes de un televisor) con la alarma audible de
un detector de
humo.
humo.
En la Figura 8 se ilustra un detector de humo
(800) en conformidad con una segunda modalidad de la invención.
Este detector de humo (800) es apropiado para su montaje en una
pared o techo, de forma similar a un detector de humo convencional.
No obstante, como se estudiará de forma más detallada a
continuación, el detector de humo (800) ha sido adaptado para
proporcionar una activación de estación a estación y la activación
de una alarma táctil remota.
El detector de humo (800) incluye un micrófono
(810) conectado a un amplificador (820). El amplificador (820) está
conectado a un convertidor A/D (830). El convertidor A/D (830) está
conectado al procesador (840). El procesador (840) ha sido
configurado para detectar una alarma audible en las muestras de
sonido digital izadas del convertidor A/D (830) de la forma
mencionada anteriormente. De manera similar, la memoria (850) y la
fuente de energía (860) realizan las mismas funciones que la
memoria (350) y la fuente de energía (360) de la Figura 3.
El detector de humo (800) incluye además un
circuito de detector de humo (805) conectado al procesador (840).
El circuito de detector de humo puede pertenecer a cualquier tipo
habitual en el estado de la técnica. También se encuentra conectado
al procesador (840) un transceptor (880), normalmente un
transceptor de RF, capaz de comunicarse con otros detectores de
humo (que no se muestran en la Figura 8). Cuando el procesador (840)
detecta una alarma audible procedente de otro detector de humo (no
mostrado en la Figura 8), cuando el circuito de detector de humo
(805) detecta un fuego o cuando se recibe una activación procedente
de otro detector de humo a través del transceptor (880), el
procesador (840) emite una alarma audible (y/o visual) (895).
Asimismo, el procesador (840) transmite un mensaje de activación a
un dispositivo de alarma táctil (870) y a cualquier otro detector de
humo adicional (890).
El procesador (840) del detector de humo (800)
activará los dispositivos de alarma (870 y 895) cuando se recibe un
mensaje de activación de otro detector de humo a través del
transceptor (880) o cuando se detecta otra alarma audible de un
detector de humo. En modalidades alternativas se deben satisfacer
ambas condiciones antes de activar los dispositivos de alarma (870
y 895). De esta forma se contribuye a reducir las falsas alarmas;
sin embargo, el detector (800) será más susceptible a interferencias
de RF o sonoras.
Los expertos en este campo comprenderán que es
recomendable la transmisión de un mensaje de activación al
recibirse un mensaje de activación procedente de otro detector, ya
que permite al detector (800) actuar como un relé en aquellos casos
en los que existen tres o más detectores instalados en una
ubicación. Por ejemplo, un primer detector de humo puede transmitir
un mensaje de activación que es recibido por el detector (800) pero
que no es recibido por un tercer detector de humo. En este caso, el
mensaje de activación transmitido por el detector (800) al recibir
el mensaje de activación del primer detector puede llegar al tercer
detector.
Se deberá tener en cuenta que el detector de
humo (800) puede no incluir todos los componentes de la Figura 8 en
algunas modalidades. Por ejemplo, es posible que el detector de
humo (800) no se utilice con un dispositivo de alarma táctil (870)
cuando no sea necesario alertar a personas con discapacidades
auditivas. Se pueden utilizar dichas modalidades con el fin de
proporcionar una activación de estación a estación que no requiera
una conexión física entre las mismas. Asimismo, es posible que
dichas modalidades no incluyan el micrófono (810), el amplificador
(820) o el convertidor A/D (830) para detectar alarmas audibles de
otros detectores, basándose en cambio en una señal de activación de
RF de otro detector y en el circuito de detector de humo (805) para
llevar a cabo la activación. Otra posibilidad es que otras
modalidades no estén adaptadas para recibir un dispositivo de
activación de otros detectores a través de un transceptor (880),
basándose por el contrario en un circuito de detector de humo (805)
y/o en la detección de alarmas audibles de otros detectores para
activar una alarma audible (895) y una alarma táctil (870).
Aunque esta invención se ha descrito con
respecto a determinadas modalidades específicas de detectores de
humo y métodos y dispositivos para detectar alarmas audibles de
detectores de humo, se sobreentenderá que los expertos en este campo
pueden llevar a cabo un gran número de modificaciones y cambios sin
abandonar el ámbito de la invención, tal y como se define en las
reivindicaciones que se adjuntan.
Claims (14)
1. Un método para detectar si una alarma audible
generada por un detector de humo se encuentra activa. La alarma
audible posee un periodo de alarma que comprende una pluralidad de
periodos activos y una pluralidad de periodos inactivos organizados
en un modelo temporal predeterminado. Cada uno de los periodos
activos consiste en un periodo durante el cual el detector de humo
emite un sonido de alarma audible. Cada uno de los periodos
inactivos consiste en un periodo durante el cual el detector de humo
no emite un sonido audible. Este método comprende:
la detección de un valor pico en cada uno de los
múltiples periodos de muestra. Cada uno de los periodos de muestra
se corresponde con uno de los periodos activos o inactivos
previstos en un periodo de alarma único;
el método se caracteriza por comprender
además:
la selección de un valor pico máximo de entre
los valores pico;
el establecimiento de un umbral de amplitud en
función del valor pico máximo;
la comparación de cada uno de los valores pico
con el umbral de amplitud por lo que respecta a cada uno de los
periodos de muestra con el fin de determinar los periodos de
muestra que poseen un valor pico que sobrepasa el umbral de
amplitud;
la determinación de si la alarma audible se
encuentra activa, basándose al menos en parte en si el modelo
temporal de los periodos de muestra en que el valor pico sobrepasa
el umbral de amplitud se corresponde con el modelo temporal
predeterminado.
2. El método de la reivindicación 1, que además
comprende el paso de:
la determinación de una frecuencia que se
corresponde con el valor pico en cada uno de los periodos de
muestra correspondientes a un periodo activo en el modelo temporal
predeterminado;
en el que el paso de determinación también se
basa en si una frecuencia correspondiente al valor pico en cada uno
de los periodos de muestra correspondientes a un periodo activo en
el modelo temporal predeterminado se corresponde con una frecuencia
de alarma en la que se genera cada uno de los sonidos audibles de
alarma.
3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el
que el umbral de amplitud no es inferior a una amplitud mínima por
encima del promedio de nivel de ruido ambiental.
4. El método de cualquier reivindicación
anterior, que además comprende los pasos de:
obtener, con anterioridad al paso de detección,
una muestra de sonido ambiental;
examinar un parámetro de la muestra de sonido
ambiental para determinar si una alarma audible se encuentra
presente; y
causar un retraso, si no existe la posibilidad
de que la alarma audible esté presente, durante un periodo de
tiempo y repetir los pasos de obtención y examen;
en el que los pasos de detección,
establecimiento, selección, comparación y determinación se llevan a
cabo cuando existe la posibilidad de que una alarma audible se
encuentre presente.
5. El método de cualquier reivindicación
anterior, que además comprende el paso de activación de un
dispositivo de alerta (370) cuando se encuentre activa la alarma
audible.
6. El método de la reivindicación 5, en el que
el dispositivo de alerta (370) es un dispositivo de alerta
táctil.
7. El método de cualquier reivindicación
anterior, que además comprende el paso de enviar un mensaje de
activación a un dispositivo remoto.
8. Un dispositivo (300) para detectar si una
alarma audible generada por un detector de humo se encuentra
activa. La alarma audible posee un periodo de alarma que comprende
una pluralidad de periodos activos y una pluralidad de periodos
inactivos organizados en un modelo temporal predeterminado. Cada
uno de los periodos activos consiste en un periodo durante el cual
el detector de humo emite un sonido de alarma audible. Cada uno de
los periodos inactivos consiste en un periodo durante el cual el
detector de humo no emite ningún sonido audible. El dispositivo
comprende:
un micrófono (310); y
un procesador (340) conectado al micrófono;
el dispositivo se caracteriza porque el
procesador está configurado para llevar a cabo los pasos de:
detección de un valor pico en cada uno de los
múltiples periodos de muestra. Cada uno de los periodos de muestra
se corresponde con uno de los periodos activos o inactivos
previstos en un solo periodo de alarma;
selección del valor pico máximo de entre los
valores pico;
establecimiento de un umbral de amplitud en
función del valor pico máximo;
comparación de cada uno de los valores pico con
el umbral de amplitud por lo que respecta a cada uno de los
periodos de muestra con el fin de determinar los periodos de
muestra que poseen un valor pico que sobrepasa el umbral de
amplitud;
determinación de si la alarma audible se
encuentra activa, basándose al menos en parte en si el modelo
temporal de los periodos de muestra en los que el valor pico
sobrepasa el umbral de amplitud se corresponde con el modelo
temporal predeterminado.
9. El dispositivo de la reivindicación 8, en el
que se configura el procesador para que también lleve a cabo el paso
de:
determinar una frecuencia correspondiente al
valor pico en cada uno de los periodos de muestra correspondientes
a un periodo activo en el modelo temporal predeterminado;
en el que el paso de determinación además se
basa en si una frecuencia correspondiente al valor pico en cada uno
de los periodos de muestra correspondientes a un periodo activo en
el modelo temporal predeterminado se corresponde con una frecuencia
de alarma en la que se generan cada uno de los sonidos de alarma
audibles.
10. El dispositivo de las reivindicaciones 8 ó
9, en el que el umbral de amplitud no es inferior a una amplitud
mínima por encima de un promedio de nivel de ruido ambiental.
11. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones comprendidas entre la 8 y la 10, en el que se ha
configurado además el procesador para llevar a cabo los pasos
de:
obtener, con anterioridad al paso de detección,
una muestra de sonido ambiental;
examinar un parámetro de la muestra de sonido
ambiental para determinar si la alarma audible está presente; y
causar un retraso, si no existe la posibilidad
de que una alarma audible se encuentre presente, durante un periodo
de tiempo y repetir los pasos de obtención y examen;
en el que los pasos de detección,
establecimiento, selección, comparación y determinación se realizan
cuando existe la posibilidad de que una alarma audible se encuentre
presente.
12. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones comprendidas entre la 8 y la 11, que además
comprende un dispositivo de alerta (370) conectado al
procesador.
13. El dispositivo de la reivindicación 12, en
el que el dispositivo de alerta (370) es un dispositivo de alerta
táctil.
14. El dispositivo de cualquiera de las
reivindicaciones comprendidas entre la 8 y la 12, en el que se ha
configurado además el procesador para llevar a cabo el paso de
enviar un mensaje de activación a un dispositivo remoto.
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