DE3610466A1

DE3610466A1 - Analog-feuersensor

Info

Publication number: DE3610466A1
Application number: DE19863610466
Authority: DE
Inventors: Masaki Sagamihara Kanagawa Maruyama; Sadataka Yuchi
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-09
Also published as: AU5560186A; JPH079680B2; US4727359A; FI861397A0; GB2173932B; FI85629B; FI85629C; AU587439B2; GB2173932A; FI861397A; ATA84686A; AT399609B; DE3610466C2; GB8607931D0; JPS6254399A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Analog-Feuersensor, der
in einem Analog-Feueralarmsystem verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Analog-Feuersensor, der eine auf ein Feuer zurückgehende Zu-Standsgröße, zum Beispiel eine Rauchdichte, eine Temperatur, eine Gaskonzentration oder dergleichen in Form einer Analoggröße erfaßt und die Analoggröße zu einer Zentrale überträgt, damit von der Zentrale anhand der empfangenen Analogdaten der Ausbruch eines Feuers

festgestellt werden kann.

Herkömmliche Feueralarmsysteme verwenden sogenannte
Ein-Aus-Feuerdetektoren, deren Kontakte bei Erfassung eines Feuers geschlossen werden, so daß ein "Feuer"-

Signal zu einer Zentrale übertragen wird. Dieses herkömmliche Feueralarmsystem kann jedoch nicht in zufriedenstellender Weise zwei Aufgaben erfüllen, die ein
Feueralarmsystem erfüllen sollte, nämlich die frühzeitige Erkennung eines Feuerausbruchs und die Verhinderung eines Fehlalarms.

Um dieses Problem zu lösen, wurde bereits ein Analog-Feueralarmsystem vorgeschlagen, bei dem ein von Detektoren erfaßter Analogwert entsprechend einer Temperatür oder einer Rauchdichte, so wie er ist, zu einer Zentrale gesendet wird, wo auf der Grundlage des festgestellten Analogwerts der Ausbruch eines Feuers festgestellt wird.

Werden jedoch sämtliche von den Analog-Feuersensoren
erfaßten Daten übernommen und erfolgt die Datenverarbeitung zum Feststellen eines Feuerausbruchs für jeden Sensor, so verlängert sich der Abtastzyklus bei der Ab-

frage der Sensordaten entsprechend der Zunahme der vorhandenen Sensoren. Außerdem muß in der Zentrale eine komplizierte Berechnung zum Feststellen eines Feuerausbruchs durchgeführt werden, so daß die in der Zentrale vorhandene zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) sehr stark belastet ist, mit der Folge, daß gegebenenfalls die Abfrage einiger der Sensoren ausgesetzt oder verzögert werden muß. Um eine überlastung

der zentralen Verarbeitungseinheit in der Zentrale zu vermeiden, muß demzufolge die Anzahl der insgesamt verwendeten Sensoren beschränkt werden.

Außerdem können die von den Sensoren übertragenen Ana-

logdaten auf Grund von Störungen Schwankungen unterworfen sein, wenn die Analogdaten in der jeweils vorliegenden Form direkt verarbeitet werden. Dies kann dazu führen, daß ein fehlerhaftes Feststellen eines Feuerausbruchs erfolgt. Es ist daher notwendig, eine

Vorverarbeitung durchzuführen, um unerwünschte Stör- und Rauschanteile der empfangenen Analogdaten zu beseitigen. Diese Vorverarbeitung erhöht zusätzlich die Belastung der zentralen Verarbeitungseinheit in der Zentrale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben aufgezeigten Probleme zu vermeiden oder doch zumindest zu mildern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Analog-Feuersensor erfaßt eine Analog-Sensorabschnitt eine Zustandsgröße wie

zum Beispiel eine Temperatur, eine Rauchdichte oder dergleichen, in Form eines Analogwerts. Die von dem Analog-Sensorabschnitt kommenden Analogdaten-Ausganssignale werden verglichen mit einem'vorbestimmten

Sensor-Schwellenwert.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Anzahl der

Analog-Feuersensoren, die bei der Ermittlung eines Feuerausbruchs in der Zentrale beteiligt sind, stark reduziert und dadurch die Belastung der zentralen VerjQ arbeitungseinheit in der Zentrale verringert wird. Außerdem lassen sich Störungen innerhalb eines Bereichs unterhalb eines Schwellenwerts des Sensors eliminieren.

jgK Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Daten-Mittelwertbildung,

Fig. 3 eines Skizze, die die Beziehung zwischen dem Schwellenwert eines Analog-Feuersensors

und dem Schwellwert, der zur Bestimmung eines Feuerausbruchs in der Zentrale herangezogen wird, veranschaulicht,

QQ Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die von der zentralen

Verarbeitungseinheit (CPU) in der Zentrale durchgeführte Datenverarbeitung zur Bestimmung eines Feuerausbruchs veranschaulicht,

Fig. 5 und 6 Skizzen, die die von der CPU in der Zentrale durchgeführte Verarbeitung zum Schutz gegen Falschalarm durchgeführt wird,

Fig. 7 eine grafische Darstellung, die die von

der CPU in der Zentrale durchgeführte

κ quadratische Voraussagefunktion deutlich

macht,

Fig. 8 eine grafische Darstellung, aus der die

von der CPU in der Zentrale berechnete

-₀ Zeit bis zum Erreichen eines Gefahr-Pegels

ersichtlich ist,

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines in der Anordnung

nach Fig. 9 verwendeten intelligenten Detektors ,

Fig. 11 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der in einem Feuer-Voraussageabschnitt nach Fig. 10 durchgeführten Verarbeitung zum Bestimmen eines Feuerausbruchs, und

„ρ- Fig. 12 ein Blockdiagramm eines weiteren intelligenten Detektors, der in der Ausführungsform nach Fig. 9 verwendet werden kann.

_- Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Anlage besitzt eine Zentrale 1, in der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) die zum Feststellen eines Feuerausbruchs erforderlichen Verarbeitungsschritte durchführt. Über Signalleitungen 2a - 2n sind Analog-Feuersensoren 3 an die

Zentrale 1 angeschlossen. Die Analog-Feuersensoren erfassen in Form eines Analogwerts eine aus einem Feuerausbruch resultierende Zustandsgröße, zum Beispiel eine

Temperatur, eine Rauchdichte, eine CO-Gas-Konzentration

oder dergleichen, und sie übertragen, zum Beispiel 5

in Form eines elektrischen Stroms, die Erfassungsdaten

ansprechend auf die von der Zentrale 1 vorgenommene Abfrage.

Jeder Analog-Feuersensor 3 arbeitet, indem er von 10

der Zentrale 1 eine Versorgungsspannung empfängt. Er besitzt einen Analog-Detektorabschnitt 4 mit Elementen zum Erfassen eines Temperaturwerts, einer Rauchdichte und dergleichen in Form eines Analogwerts. Eine Abtastschaltung 5 tastet die Analog-Detektorsignale mit

einer vorbestimmten Periodendauer ab. Die von der Abtastschaltung kommenden Abtastdaten werden von einem Analog/Digital-Umsetzer (ADU) 6 in digitale Daten umgesetzt und einer Durchschnitts- oder Mittelwert-Schaltung 7 zugeführt. Wie Fig. 2 zeigt, werden die

Durchschnittswerte (MITTEL) von drei nacheinander erhaltenen Abtastdaten sequentiell berechnet, und dann werden einfache Mittelwerte aus sechs Datenwerten berechnet, die durch die dynamische (MOVING) Mittelwertberechnung erhalten wurden, um einen zu der Zentrale

zu übertragenden Datenwert zu erhalten.

Die Durchschnittswert- oder Mittelwertberechnung, welche die dynamische Mittelwertberechnung und die einfache Mittelwertberechnung umfaßt, hat die Funktion

eines Tiefpaß-Digitalfilters zur Eliminierung von Oberschwingungen, die durch Grundfrequenzkomponenten erzeugt werden, welche in den Analog-Detektorsignalen für eine Temperatur oder den Rauch eines Feuers enthalten sind. Durch dieses Tiefpaß-Digitalfilter läßt

sich das ursprüngliche Signal getreu reproduzieren. Außerdem kann dieser Mittelwert-Berechnungsabschnitt als Digitalfilter fungieren, in dem er lediglich lau-

fende Mittelwerte berechnet.

Wenn die Analog-Detektorsignale abgestastet werden,

verringert sich die Wahrscheinlichkeit, daß impulsförmige Rauschsignale als Abtastdaten übernommen werden. Selbst dann, wenn als Abtastdaten impulsförmiges jQ Rauschen übernommen wird, läßt sich durch die Mittelwertbildung eine ausreichende Rauschunterdrückung bewirken .

Ein Digitalvergleicher vergleicht als Vergleicherein-2g richtung die Ausgangsdaten des Mittelwert-Berechnungsabschnitts 7 mit dem Sensor-Schwellenwert, der hier durch eine Bezugsspannungsquelle 9 gebildet ist, und er erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel (H-Pegel), um eine Datenübertragung zu veranlassen, wenn die Mit-2Q telwertdaten den Sensor-Schwellenwert übersteigen.

Als an dem Vergleicher 8 eingestellter Schwellenwert läßt sich beispielsweise der Maximalwert der Zimmer tempertur, zum Beispiel 30° Celsius, hernehmen, falls der Ausbruch eines Feuers anhand der Temperatur ermittelt wird. In einem solchen Fall erfolgt die Freigabe der Datenübertragung zu der Zentrale nur dann, wenn die Detektordaten einer Temperatur von mehr als 30° Celsius entsprechen.

OQ Ein Abruf-Diskriminator 10 zählt von der Zentrale 1 kommende Taktimpulse, die zum Beispiel in Form von Spannungsimpulsen übertragen werden, um festzustellen, daß ein Abruf den angeschlossenen Analog-Detektor betrifft, wenn die Anzahl der ankommenden Taktimpulse

gc der diesem Feuersensor zugeordneten Zahl entspricht. Bei einer solchen Erkennung erfolgt durch den Abruf-Diskriminator 10 die Ausgabe eines Datenübertragungssignals (eines Signals mit Η-Pegel). Die Ausgangssig-

'* nale von dem Abruf-Diskriminator 10 und dem Vergleicher 8 werden einem UND-Glied 11 zugeführt. Das UND-Glied 11 liefert an einen Signalübertragungsteil 12 ein Signal mit Η-Pegel, wenn der erfaßte Analog-Pegel höher ist als der vorbestimmte Schwellenwert und der Abruf-Diskriminator 10 seinen Abruf identifiziert hat, jQ so daß daraufhin der Signalübertragungsteil 12 das Daten-Ausgangssignal von der Mittelwertbildungsschaltung 7 als Stromsignal zu der Zentrale 1 sendet, nachdem eine Digital/Analog-Umsetzung stattgefunden hat.

2g Die Zentrale 1 besitzt eine Abrufsteuerung 13, die CPU 14, welche die Verarbeitung zum Erkennen eines Feuerausbruchs durchführt, einen Analog/Digital-Umsetzer (ADU) 15 zum Umsetzen der von dem Sensor 3 kommenden Analogsignale in digitale Signale, und eine Anzeige 16.

Die Abrufsteuerung 13 gibt wiederholt in Form von Spannungsimpulsen Taktimpulse aus, und zwar in einer Anzahl, die der Anzahl der an die Zentrale 1 angeschlos·

2g senen Analog-Feuersensoren 3 entspricht. An die Taktimpulse schließt sich ein Rücksetzimpuls mit einer langen Impulsdauer an, wodurch die Sensoranfrage erfolgt. Der ADU 15 empfängt die an einem Widerstand 17 durch den von dem Sensor 3 übertragenen Detektor-

gg strom erzeugten Widerstand und setzt die Spannung in ein Digitalsignal, welches an die CPU 14 gegeben wird.

Die CPU 14 sammelt Analogdaten entsprechend den durch gg die Zählungen der Taktimpulse bestimmten Sensoradressen und führt eine Feuerausbruch-Feststellung durch anhand einer vorausschauenden Berechnung. Diese vorausschauende Berechnung (Vorhersage) erfolgt anhand einer

Funktionsapproximierung die weiter unten noch näher erläutert wird. Auf der Anzeige 16 wird der Ausbruch eines Feuers zusammen mit der Sensoradresse angezeigt.

Die Verarbeitung zum Feststellen eines Feuerausbruchs auf der Grundlage der Sensordaten durch die CPU in der Zentrale 1 soll im folgenden näher beschrieben werden.

Der Inhalt der Verarbeitungsvorgänge zum Bestimmen eines Feuerausbruchs läßt sich in zwei Klassen unterteilen:

a) eine "Schutzverarbeitung" zur Vermeidung eines Fehlalarms,

_₀ b) vorausschauende Berechnung zum Feststellen

eines Feuerausbruchs mit Funktionsapproximierung,

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem zum Fest-„c stellen eines Feuerausbruchs gemäß a) und b) verwendeten Schwellenwerten sowie dem Schwellenwert für den Analog-Feuersensor 3 für die Steuerung der Signalübertragung. Für die Feststellung eines Feuerausbruchs ist ein Pegel für den Rechenbeginn vorgesehen, nn bei dessen Erreichen die vorausschauende Berechnung mit der Funktionsapproximienmg begonnen wird. Außerdem ist ein Gefahr-Pegel vorgesehen. Anhand dieser Pegel wird mit dem Ergebnis der vorausschauenden Berechnung ermittelt, wieviel Zeit übrigbleibt, bevor ein ein Feuer kennzeichnendes Signal erreicht ist. Demgegenüber ist der Schwellenwert für die Analog-Feuersensoren so eingestellt, daß ständiges Rauschen unterhalb des Pegels für den Rechenbeginn eliminiert

wird.

Wenn daher die Detektor-Pegel für die Analog-Feuersensoren, die in der Zeichnung durch weiße Punkte dargestellt sind, unterhalb des Schwellenwerts liegen, erfolgt selbst dann keine Signalübertragung, wenn eine

JO Abfrage von der Zentrale 1 erfolgt. Nur wenn die Analogsignale den Schwellenwert übersteigen, was in Fig. 3 durch schwarze Punkte dargestellt ist, werden diese Analogsignale zu der Zentrale 1 übertragen. Auf diese Weise wird die überlastung der CPU 14 in der Zentrale

2g 1 verringert um die durch die weißen Punkte dargestellten Daten.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Beispiels der Verarbeitung für die Feststellung eines Feuerausbruchs. Die Verarbeitung wird von der CPU 1 in der Zentrale 1 durchgeführt. Bei dieser Verarbeitung erfolgt die vorausschauende Berechnung durch die Funktionsapproximierung.

Im Block 2 0 wird zunächst durch Abfrage geprüft, ob Antwortdaten vorhanden sind.

Sind Antwortdaten vorhanden, so wird im Entscheidungsblock 21 abgefragt, ob die letzten Daten, die nach gO der Mittelwertberechnung und als Daten oberhalb des Sensor-Schwellenwerts übertragen wurden, größer sind als der in Fig. 3 dargestellte Pegel für den Rechenbeginn .

gg Die CPU 14 in der Zentrale 1 hat die Funktion, sequentiell 20 Sensordaten LD1 - LD20 für die Berechnung durch die Funktionsapproximation zu speichern .

Wenn die empfangenen letzten Sensordaten LD20 den Pegel für den Rechenbeginn übersteigen, erfolgt in Block 22 eine Berechnung zum Schutz gegen Fehlalarm (d.h. zum Schutz gegen eine Alarmauslösung, obschon kein Feuer ausgebrochen ist).

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für Datenwerte, aus denen Steigungen y1 - y3 berechnet werden können. In diesem Fall ist die Steigung y1 negativ, während die Steigungen y2 und y3 positiv sind. Bei den positiven Steigungen y2 und y3 wird geprüft, ob sie größer sind als ein vorbestimmter Steigungswert yk oder nicht, und es wird die Anzahl η derjenigen Steigungswerte gezählt, die größer sind als der Steigungswert yk. Wenn die Anzahl η von den Wert yk übersteigenden Steigungswerten 2 oder mehr ist, wie in Fig. 6 dargstellt, so bedeutet dies, daß die Möglichkeit eines Feuers gegeben ist, und anschließend wird im Schritt 23 die vorausschauende Berechnung durch die Funktionsapproximierung eingeleitet.

Wenn andererseits gemäß Fig. 5 die Anzahl η der Steigungen, welche den Wert yk übersteigen, kleiner ist als 2 so bedeutet dies, daß die Änderung der Daten auf beispielsweise den Rauch einer Zigarette oder dergleichen zurückzuführen ist, so daß keine vorausschauende Berechnung durch die Funktionsapproximieruna durchgeführt wird.

Die durch den Block 22, in welchem eine Berechnung zum Vermeiden eines Fehlalarms durchgeführt wird, hindurchlaufenden Daten werden im Block 23 der vorausschauenden Berechnung zugrundegelegt.

Bei dieser vorausschauenden Berechnung wird eine zeitliche Änderung einer zum Beispiel auf den Aus-

bruch eines Feuers zurückzuführenden Temperatur- oder Rauchdichte durch folgende Funktion approximiert:

y = ax² + bx + c

und man ermittelt die Werte der Koeffizienten a, b und c der quadratischen Funktion gemäß Fig. 7, welehe gegeben sind durch die 20 Datenwerte LD1 - LD20, die aus der Mittelwertberechnung resultieren. Die Koeffizienten a, b und c erhält man durch Berechnen einer aus Determinanten bestehenden Simultangleichung nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate nach Gauss-

, _c Jordan.

Wenn die Koeffizienten a, b und c erhalten werden, besteht die Möglichkeit, gemäß Fig. 8 die Stelle zukünftiger Datenänderungen zu ermitteln.

Deshalb wird im nachfolgenden Block 24 auf der Grundlage der in Fig. 8 dargestellten quadratischen Funktion eine Zeit tr berechnet, bei der der Gefahr-Pegel erreicht ist. Außerdem wird die noch verbleibende Zeit Tpu von der laufenden Zeit η bis zum Erreichen des Gefahr-Pegels berechnet.

Je kürzer die bis zum Erreichen des Gefahr-Pegels verbleibende Zeit ist, desto großer ist die Wahrschein_n lichkeit, daß ein Feuer ausgebrochen ist. Deshalb wird in einem Entscheidungsblock 25 die berechnete Zeit verglichen mit einem Schwellenwert von beispielsweise 8 00 Sekunden, und wenn die berechnete Zeit kürzer ist als 8 00 Sekunden, so wird dies als Feuer-_O1-ausbruch interpretiert, und es wird in dem Block 26

ein Feueralarm ausgelöst.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird die

vorausschauende Berechnung durch die CPU 14 in der Zentrale nicht für sämtliche Sensordaten benötigt. Bei Signaländerungen innerhalb des Pegelbereichs, in welchem eine vorausschauende Berechnung nicht notwendig ist, wird die Signalübertragung zu der Zentrale 1 durch den Analog-Feuersensor 3 verhindert, und nur dann, wenn die Signaländerung den Pegel erreicht, der

IQ offenbar eine Bestimmung durch die vorausschauende Berechnung notwendig macht, wird die Signalübertragung gestartet. Hierdurch wird die Anzahl von Analog-Feuersensoren 3 die in die von der CPU 14 in der Zentralge 1 durchgeführte Berechnung zum Feststellen

jg eines Feuerausbruchs einbezogen werden, spürbar reduziert. Dadurch wiederum verringert sich die Belastung der CPU 14 in der Zentrale 1 beträchtlich, so daß die CPU 14 auf Grund der eingesparten Verarbeitungskapazität in der Lage ist, eine insgesamt relativ große Anzahl von Sensoren 3, die an die Zentrale 1 angeschlossen sind, zu bedienen.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Abtastschaltung 5, der ADU 6 und die Mittelwert-Berechnungsschaltung 7 des Analog-Feuersensors 3 weggelassen werden können. In diesem Fall werden die Analog-Daten, die von den Analog-Feuersensorabschnitt erfaßt werden, direkt von dem Analog-Feuersensor ausgegeben, wobei der Inhalt der Verarbeitungen in

gO der CPU 14 der Zentrale 1 folgendermaßen gegeben ist:

a) Beseitigung von Oberwellenstörungen durch Mittelwertberechnung,

3g b) Schutzverarbeitung zur Vermeidung von Fehl

alarmen,

c) vorausschauende Berechnung zur Feststellung

eines Feuerausbruchs durch Funktionsapproxi-

mierung.

Die vorausschauende Berechnung durch die CPU 14 in der Zentrale 1 durch Funktionsapproximierung kann an-2Q stelle der oben angegebenen quadratischen Funktionsaproximierung durch eine lineare Funktions y = ax + b durchgeführt werden, oder durch eine Kombination aus einer linearen und einer quadratischen Funktion.

je Die weitere Feststellung eines Feuerausbruchs in der Zentrale 1 muß nicht immer auf der Funktionsaproximierung basieren. Die Bestimmung eines Feuerausbruchs kann auch dirket aus den Analogdaten erfolgen, wenn die Daten einen Wert besitzen, der kennzeichnend für

2Q den Ausbruch eines Feuers ist. Was die Datenübertragung von dem Analog-Feuersensor zu der Zentrale angeht, so muß nicht ein Abfragesystem eingesetzt werden, sondern es kann auch ein anderes System verwendet werden.

Fig. 9 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten .Ausführungsform dadurch, daß in QQ Kombination mit den Analog-Detektoren Detektoren vom Ein-Aus-Typ eingesetzt werden.

Zunächst soll der Aufbau des Systems beschrieben werden. Von einer Zentrale 51 führen ein paar Stromvergg sorgungs-VSignal-Leitungen, gebildet durch eine Signalleitung 32a, 52b und eine gemeinsame Leitung, zu jeweils einer Ubertragungszone, zum Beispiel zu jeweils einer Etage.

Zwischen die Signalleitung 52a und die gemeinsame Leitung 53 sind mehrere Ein-Aus-Feuerdetektoren 54 für jede Überwachungszone parallelgeschaltet. An das Ende der Signalleitung ist ein Abschlußwiderstand 56 geschaltet. Parallel zu den Ein-Aus-Feuerdetektoren 54 sind an wichtigen Stellen, d.h. an für Fehlalarme

,Q besonders empfindlichen Stellen, zum Beispiel in einem Computerraum oder in einer Küche, die sich innerhalb der Überwachungszone der Signalleitung 52a befinden, ein oder mehrere intelligente Feuerdetektoren 55 zwischen die Signalleitung 52a und die gemeinsame

. p. Leitung 53 geschaltet. Eine ähnliche Verbindung des Ein-Aus-Feuerdetektors 54 und eines intelligenten Feuerdetektors 55 ist auch bei der Signalleitung 52b gegeben.

_on Der Ein-Aus-Feuerdetektor 54 schließt seine Schaltkontakte zum Verbinden der Signalleitung 52a oder 52b mit der gemeinsamen Leitung 53 unter Schaffung einer niedrigen Impedanz, wenn ein Detektorsignal, welches einer durch ein Feuer hervorgerufenen Ände-

_₅ rung einer physikalischen Größe entspricht, zum Beispiel einer Temperaturänderung oder einer Rauchdichte-Änderung, den festgelegten Schwellenwert übersteigt. Die Zentrale 51 stellt auf das Einschalten eines Ein-Aus-Feuerdetektors 54 hin eine Zunahme des zwischen _ der Signalleitung 52a/52b und der gemeinsamen Leitung 53 fließenden Stroms fest und erzeugt einen Feueralarm.

Wie weiter unter noch näher erläutert wird, enthält der intelligente Feuerdetektor 55 einen Analog-Feuersensorabschnitt zum Erfassen einer durch ein Feuer verursachten Änderung einer Zustandsgröße wie beispielsweise einer Temperatur oder einer Rauchdichte.

Das Detektorsignal des Analog-Feuersensorabschnitts wird durch vorausschauende Berechnung der CPU in der Zentrale verarbeitet, um festzustellen, ob ein Feuer ausgebrochen ist oder nicht. Wird der Ausbruch eines Feuers festgestellt, werden die Signalleitung 52a/52b und die gemeinsame Leitung 53 zur Bildung einer niedrigen Impedanz durch das Schalten eines Schaltkreises kurzgeschlossen, ähnlich wie es bei dem Ein-Aus-Feuerdetektor 54 der Fall ist. Dann wird zu der Zentrale 51 ein "Feuer"-Signal übertragen.

Im folgenden wird die Ausbildung des intelligenten Feuerdetektors 55 beschrieben. Ein Analog-Feuersensor 67 erfaßt in Form eines Analowert eine auf einen Feuerausbruch zurückzuführende Änderung einer Zustandsgrößen zum Beispiel einer Temperatur, einer Rauchdichte, einer CO-Gas-Konzentration oder dergleichen. Eine Abtastschaltung 57 tastet in vorbestimmten Zeitabständen die von dem Sensorabschnitt 57 kommenden Analog-Detektorsignale ab. Ein ADU 58 setzt die abgestasteten Daten in digitale Daten um und gibt die umgesetzten Signale zu einem Mittelwert-Berechnungsabschnitt 59.

Der Mittelwert-Berechnungsabschnitt 59 führt eine dynamische Mittelwertbildung und die Berechnung des einfachen Mittelwerts anhand der Abtastdaten in ähn_n licher Weise durch, wie es die Mittelwert-Berechnungsschaltung 7 beim ersten Ausführungsbeispiel tut. Der Ablauf der Verarbeitung ähnelt dem nach Fig. 2.

Fig. 10 zeigt einen Feuer-Vorhersageabschnitt 60, der _QI_ die Vorhersageberechnung einleitet auf der Grundlage eines von einem Vergleicher 61 ausgegebenen Signals mit Η-Pegel, wenn ein vorbestimmter Rechenbeginn-Pegel (siehe Fig. 3 für die erste Ausführungsform),

der durch eine Bezugsspannungsquelle 62 des Vergleichers 61, dem ein Ausganssignal der Mittelwertberechnungsschaltung 59 zugeführt wird, eingestellt ist, überschritten wird. Außerdem empfängt der Feuer-Vorhersageabschnitt 60 stets Eingangsdaten von dem Mittelwert-Berechnungsabschnitt 59 und

jQ speichert die vorbestimmte Anzahl von beispielsweise 20 Datenwerten (wie beim ersten Ausführungsbeispiel), die nach Maßgabe der nachfolgenden Daten erneuert werden. Wie oben beschrieben wurde, wird die Berechnung begonnen, wenn der Vergleicher ein Signal mit H-Pe-

jr gel abgibt. Die von dem Feuer-Vorhersageabschnitt 60 kommenden Vorhersagedaten werden einem Vergleicher 63 zugeführt. In dem Vergleicher 63 ist mit einer Bezugsspannungsquelle 64 ein Schwellenwert eingestellt, der festlegt, wann die Vorhersagedaten als Ausbruch

2Q eines Feuers interpretiert werden. Wenn^ die Vorhersagedaten den von der Bezugsspannungsquelle 64 festgelegten Schwellenwert übersteigen, gibt der Vergleicher 63 in Form eines Signals mit Η-Pegel ein "Feuer"-Signal aus.

Eine Schaltvorrichtung 65 hat die Aufgabe, einer Schnittstelle zum Anschließen des intelligenten Feuerdetektors 55 an die Signalleitung des herkömmlichen Feueralarmsystems. Die Schaltvorrichtung 25

gg betätigt in ihr vorhandene gesteuerte Silizium-Gleichrichter oder ähnliche Bauelement, wenn von dem Feuer-Vorhersageabschnitt 6 0 ein "Feuer"-Signal kommt, um das Paar von Versorgungs/Signalleitungen, die zu der Zentrale 51 führen, auf niedrige Impedanz kurz-

gg zuschließen. Ein Spannungsstabilisator 66 empfängt von der Zentrale 51 eine Versorgungsspannung und legt eine vorbestimmte Spannung an den Analog-Feuer-Sensorabschnitt 67, den Feuer-Vorhersageabschnitt 60,

usw.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm eines Beispiels der Verarbeitung beim Feststellen eines Feuerausbruchs, wie sie von dem Feuer-Vorhersageabschnitt 60 in den intelligenten Feuerdetektor durchgeführt wird. Im -₀ Rahmen dieses Ablaufdiagramms entspricht die vorausschauende Berechnung mit Funktionsapproximierung dem ersten Ausführungsbeispiel. Obschon der Ablauf im wesentlichen der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform/ soll er im folgenden näher erläutert werden.

Zunächst werden im Block 71 die von dem Analog-Feuersensorabschnitt 67 kommenden Detektorsignale mit einer vorbestimmten Periode abgetastet. Nach dem Abtasten erfolgt die Mittelwertberechnung im anschließenden

Block 72.

Im nächstfolgenden Entscheidungsblock 73 wird geprüft, ob die durch die Mittelwertberechnung erhaltenen Da_o_ ten den vorbestimmten Rechenbeginn-Pegel überschreiten oder nicht, überschreiten die Daten den Rechenbeginn-Pegel, so wird im Block 74 die vorausschauende Berechnung mit Funktionsapproximierung durchgeführt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Beispiel die _n vorausschauende Berechnung mit quadratischer Funktionsapproximierung gewählt. Selbstverständlich kann die vorausschauende Berechnung auch alternativ eine lineare Funktionsapproximierung verwenden.

Eine durch ein Feuer hervorgerufene zeitliche Änderung der Temperatur oder der Rauchdichte wird folgendermaßen approximiert:

y = ax² + bx + c

Wie im obigen Ausführungsbeispiel werden die Kojeffizienten a, b und c berechnet. Dann wird gemäß Fig. 7 die Stelle von zukünftigen Datenänderungen bestimmt.

Anschließend erfolgt im Block 75 eine Berechnung der -₀ Zeitspanne Tpu, innerhalb der der Gefahr-Pegel erreicht wird.

Anschließend ^!wird im Entscheidungsblock 76 geprüft, ob die Zeit Tpu kürzer ist als eine vorbestimmte Gefahrenzeit Td von beispielsweise 800 Sekunden, oder nicht. Je kürzer die zum Erreichen des Gefahr-Pegels verbleibende Zeit Tpu ist, desto größer ist die Gefahr eines Feuerausbruchs. Deshalb wird bei einer Zeit Tpu von weniger als 800 Sekunden bestimmt, daß _ ein Feuer ausgebochen ist. Dann erfolgt im Block das Betätigen der Schaltvorrichtung 9 zum Übertragen eines "Feuer"-Signals zu der Zentrale 51.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden kombiniert _,. ein Analog-Detektor und ein Ein-Aus-Detektor mit einem intelligenten Analog-Detektor verwendet. Alternativ kann ein Analog-Feuersensor 3 wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Selbstverständlich ist die Zentrale in der Lage, aus dem Analog-Feuersensor einen Wert des elektrischen Strom zu bestimmten.

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des im Rahmen der Erfindung verwendbaren intelligenten Feuerdetektors. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 gibt der intelligente Feuerdetektor lediglich ein "Feuer"-Signal aus, und zwar in Form eines Ein-Aus-Signals. Bei dieser Ausführungsform

kann ein einzigartiges Signal übertragen werden, ι- welches eine Adresse des intelligenten Feuerdetektors 8 0 darstellt.

Der Analog-Feuersensorabschnitt 67, der Feuer-Vorhersageabschnitt 60, die Schaltvorrichtung 65 und der Spannungsstabilisator 66 entsprechen im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 10, jedoch ist hier zusätzlich zu der Schaltvorrichtung 65 in Reihe geschaltet ein Kennungssignal-Übertragungsabschnitt 81 vorgesehen. Das von dem Feuervorhersageabschnitt

60 ausgegebene Feuer-Feststellungsignal betätigt nicht 15

nur die Schaltvorrichtung 65, sondern auch gleichzeitig den Kennungssignal-Übertragungsabschnitt 81. Dieser Kennungssignal-Übertragungsabschnitt 81 überträgt ein besonderes Kennungssignal mit einer als Codesignal vorab zugeordneten Frequenz oder ein Adresssignal an die Zentrale. Die Zentrale empfängt das über die Schaltvorrichtung 65 übertragene Feuersignal und empfängt gleichzeitig das Kennungssignal, um die Zone anzuzeigen, in der das Feuer ausgebrochen ^iSt·

Während bei den oben beschriebnenen Ausführungsbeispielen die Verarbeitung zum Feststellen eines Feuerausbruch durch die vorausschauenden Berechnung mit Funk tion s approximierung durchgeführt wird, ist die

Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Verarbeitung kann alternativ auch durch eine geeignete Programmsteuerung erfolgen.

Fig. 4

20 Daten auf Anfrage? 21 Rechenbeginn-Pegel überschritten?

22 Fehlalarmschutz

23 vorauschauende Berechnung durch Funktionsapproximierung

24 Berechnen der Zeit zum Erreichen des Gefahr-Pegels 26 Feueralarm

Fig. 10

6 0 Feuer-Vorhersageabschnitt

65 Schaltvorrichtung

66 Spannungsstabilisator

59 Mittelwert-Berechnungsabschnitt 57 Abtastschaltung 67 Analog-Feuersensorabschnitt

Fig. 11

71 Datenabtastung

72 Mittelwertberechnung

73 Rechenbeginn-Pegel überschritten?

74 vorausschauende Berechnung durch Funktionsapproximierunq

₃Q 75 Berechnung der zum Erreichen des Gefahr-Pegels

benötigte Zeit

77 Ausgabe durch Schaltvorrichtung

Fig. 12
35

67 Analog-Feuersensorabschnitt 57 Abtastschaltung 59 Mittelwertberechnungsabschnitt

60 Feuer-Vorhersageabschnitt

65 Schaltvorrichtung

5 66 Spannungstabilisator

81 Kennungssignal-Ubertragungsabschnitt ,

- Leerseite -

Claims

KU NKKR -SCHMITC-MLSOV HIRSCH

κι

K 30 502/7al

Hochiki Kabushiki Kaisha 10-43, Kamiosaki 2-chome Shinagawa-ku

Tokyo
JAPAN

Analog-Feuersensor

Patentansprüche:

Analog-Feuersensor, gekennzeichnet durch einen Analog-Sensorabschnitt (4-7; 55) zum Erfassen einer Zustandsgröße, zum Beispiel einer Temperatur, einer Rauchdichte und dergleichen, in Form eines Analogwerts,

einen Vergleicherabschnitt (8, 9), der den Wert der Analog-Ausgangsdaten des Analog-Sensorabschnitts mit einem vorbestimmten Sensor-Schwellenwert vergleicht, und

einen Datensignal-Übertragungsabschnitt (10, 12) zur Freigabe der Analogdaten-Ubertragung nach Maßgabe eines von dem Vergleicherabschnitt kommenden Befehlssignals.
2. Analog-Feuersensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Analog-Sensorabschnitt einen Durchschnittswert-Berechnungsabschnitt (7) aufweist, der die erfaßten Analogsignale mit einer vorbestimmten Periodendauer abtastet und eine Durchschnittswert-Berechnung der abgetasteten Daten vor-

nimmt, und daß der Datensignal-Ubertragungsabschnitt

c die Durchschnittswert-Daten mit einem vorbestimmten ο

Schwellenwert vergleicht und die Daten für die Übertragung freigibt, wenn die Datenwerte den Schwellenwert überschreiten.

- -.
3. Analog-Feuersensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchschnittswert-Berechnungsabschnitt aus den Analog-Daten sequentiell dynamische Durchschnittswerte berechnet.

15
4. Analog-Feuersensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchschnittswert-Berechnungsabschnitt aus den Analog-Daten sequentiell dynamische Durchschnittswerte bell _on rechnet und aus den dynamischen Durchschnittswerten

* einen einfachen Durchschnittswert berechnet.
5. Analog-Feuersensor nach einem der Ansprüche 1-4, der über eine Signalleitung (2a, 2n) an eine Zentrale (1) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale (1) derart ausgebildet ist, daß sie die Analog-Sensoren (3) sequentiell aufruft, und daß der jeweilige Analog-Sensor erfaßte Analog-Daten zu der Zentrale (1) über-

_Λ trägt, um auf der Grundlage der empfangenen Analog-Daten den Ausbruch eines Feuers festzustellen.
6. Analog-Feuersensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein

Rechenbeginn-Pegel vorgesehen ist, der den Beginn der ob

Bestimmung eines Feuerausbruchs in der Zentrale (1) festlegt.
7. Analog-Feuersensor nach Anspruch 6, d a -

_ durch gekennzeichnet, daß der Sen-ο

sor-Schwellenwert niedriger ist als der Rechenbeginn-Pegel.
8. Analog-Feuersensor nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Datensignal-Übertragungsabschnitt einen Abruf-Diskriminator (10) enthält, der es ermöglicht, die Analog-Daten nach Maßgabe des von dem Vergleicherabschnitt kommenden Befehlssignals sowie eines von der Zentrale

(2) kommenden Aufrufs zu übertragen. 15