CN101251949A - 用于双线线路的监测装置及具有该装置的危险报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于双线线路7、9的监测装置，其中，通过所述双线线路7、9连接电压源2和至少一个功能元件3、4、5，因此通过双线线路7、9传输和/或可传输有效信号，该监测装置具有一个耦合输入装置，用于在双线线路7、9的检验区段的头部向双线线路7、9中耦合输入测试信号，该监测装置具有一个耦合输出装置13，用于在所述检验区段的终端耦合输出测试信号，该监测装置具有一个分析处理装置14，用于分析所耦合输出的测试信号，其中，通过该分析推断出双线线路7，9的状态，其中，所述测试信号具有一交流电流分量和/或交流电压分量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于双线线路的监测装置，其中，电源通过所述双线线路与至少一个功能元件接通，因此通过双线线路传输和/或可传输有效信号，该装置具有一耦合输入装置，用于在该双线线路的检验区段的开头将测试信号耦合输入到该双线线路中，该装置具有一用于在所述检验区段的终端耦合输出测试信号的耦合输出装置，该装置具有一个分析处理装置用于分析被耦合输出的测试信号，其中，通过该分析推断该双线线路的状态。
背景技术
公共或私人建筑，工业设备，火车站，飞机场以及类似的地方大多装备有危险报警系统，其允许这些地方的访问者在紧急情况下激活一个信号，该信号例如被传送至监测中心并在那被进一步处理。危险报警系统的其它可能的任务在于向访问者以光学、声学或触觉的信号指示危险、紧急情况或逃生路线。为了保证危险报警系统无误地运行，不断地使在危险报警技术或安全技术中遵循的规定与从危险报警系统的运行中获得的知识相适配。各规定中的一个要求涉及危险报警系统的线路的状态改变的识别，确切地说在这些状态改变可能引起危险报警系统的功能失误之前识别出所述状态改变。
作为线路可能的状态变化的概念，引入了由样格鲁萨克逊(angelsaechsische)语言区公知的概念，，creeping short”和，，creeping open”，在德语中解释为“渐进短路(schleichenderKurzschluss)”和“渐进中断(schleichende Unterbrechung)”。在专业领域，人们将渐进短路理解为例如双线线路的两个芯线之间的电阻慢慢减小，而将渐进中断理解为一根、两根或多根芯线、例如双线线路的导线电阻慢慢地增大。这些缓慢地变化的原因可以确定为环境影响，主要是潮湿和气体，这些导致铜导线的接触位置的氧化或导致铜导线之间的绝缘性能下降。
公开文献DE19538754A1中提出了一种可能可用于检测导线的这些状态改变的监测系统，该文献涉及一种用于监测初级线路的方法并构成最接近的现有技术。该公开文献记载了一种在报警装置中监测初级线路的方法，其中，初级线路具有报警电阻和基准电阻，它们串联连接。初级线路可能的故障通过对基准电阻的电压降低和初级线路或报警电阻上的电压降低的比例的分析来确定。
发明内容
按本发明，提出一种用于双线线路的、具有权利要求1所述的特征的监测装置以及一种具有权利要求13的特征的危险报警系统。本发明优选或有利的实施形式由各从属权利要求、以下的说明和/或附图得出。
所提出的监测装置适用于和/或构造来用于监测系统的双线线路。该双线线路优选构造为具有两个芯线的平行导线，其中，双线线路的两个芯线在整个长度上相互机械连接和/或构造为绞合的双线线路，其中，双线线路的两根芯线相互绞合和/或作为被隔罩的双线线路构成，其中，双线线路的两根芯线通过类似于软管的、可传导的套隔离。双线线路用于连接电源和至少一个功能元件，其中，电源提供有效信号，该信号优选构造成用于功能元件供电的直流电压、构造成用于功能元件的通信信号和/或构造来为功能元件发出监测信号。有效信号通过双线线路的恰好两根芯线或通过双线线路的至少两个芯线在电源和功能元件之间传输。
该监测装置包括一个用于耦合输入测试信号到双线线路中、尤其到该双线线路的一个第一芯线中的耦合输入装置，其中，该耦合输入装置如此地设置，使得该测试信号从双线线路的检验区段的开头耦合输入。此外，该监测装置包括一个耦合输出装置，该耦合输出装置设置来用于在双线线路的检验区段的终端耦合输出测试信号，尤其是在双线线路的一个第二芯线上耦合输出测试信号。
一个分析处理装置用于分析所耦合输出的测试信号，其中，通过分析推断出双线线路的故障。故障尤其包括渐进短路和/或渐进中断的情况，其定义例如可参见开头部分。
按本发明规定，测试信号具有交流电流分量和/或交流电压分量。因此，该测试信号可显示随时间变化的过程，其中，电流幅值或电压的幅值在时间上的变化中具有符号变化，尤其是测试信号是对称地构成，因此，测试信号的具有一种极性的分量与其具有另一种极性的分量相同。在一个变换的实施形式中，该测试信号具有一偏移(Off-Set)，交流电流分量或交流电压分量被调制到该偏移。
本发明的观点认为，即，尤其是对危险报警系统中的双线线路的状态的逐渐损坏的识别是有误差的，因为常常通过这些线路也组合应用地供电、传输通信信号或监测信号。因此双线线路中产生的电压幅值或电流幅值的随时间的变化使得几乎不可能例如将供电电流或供电电压的增大归因于产生了短路，因为这种增大也可能是源于功能元件的开关状态的改变。同样不确定的是，通过电流的降低或电压的降低识别出产生了渐进中断。在出现逐渐的变化时，起先危险报警系统的功能变化小，这也使监测变得艰难。供电电流或供电电压的变化是否可以根本上被识别，也例如强烈地取决于出现逐渐变化的位置。
在本发明框架内提出一个解决方案，该解决方案可以及早识别双线线路的相对给定状态的所述偏差，并且不与借助于双线线路来供电的功能元件的电流供给或电压供给相互作用。在本发明中，有效信号以低频范围中的开关频率工作，反之，测试信号具有频谱的高频范围内的交流电流分量或交流电压分量。通过将这两种信号分布在两个不同的、尤其是不重叠或仅稍微重叠的频带内，可在功能元件前面以简单的方式过滤或衰减测试信号，耦合输出装置仅耦合输出测试信号而不耦合输出有效信号。
在一个优选的实施形式中，有效信号的频率分布的最大值位于比测试信号的频率分布的最大值小的频率内。因此，可通过使用边界频率在两个所述最大值之间的滤波器，以简单的方式将测试信号从有效信号或其它信号中分出。
当有效信号构造为用于电压供给、监测和/或通信的直流电压信号时是尤其有利的。在这方面，直流电压信号优选理解为这样一种信号，即，该信号虽然可随时间变化，例如从一个开关状态变化为下一个开关状态，然而在此优选不改变极性。
测试信号的交流电流分量或交流电压分量通常任意设计，例如设计为噪声，尤其是统计学上的噪声或二进制噪声。然而优选的是，测试信号具有有规律的、尤其是具有正弦形或三角形的时间上的幅值变化。通过这种时间上的幅值变化可简单地用简单的电子元件，例如电感或线圈将有效信号和测试信号相互分开。
在一个尤其优选的实施形式中，耦合输入装置和/或耦合输出装置被构造用于不接触地、感应地、电流上(galvanisch)分开地和/或浮置地传输测试信号。在此必须尤其不能损害双线线路的绝缘部分或类似物，使得排除双线线路的功能由于监测装置的安装而受损的危险。
在一个优选的实施形式中，耦合输入装置设置在双线线路的一个第一接头上，尤其是设置在电压源上的双线线路的芯线的或电压源附近的一个第一接头上，特别是中间不连接其它功能元件。可选地或补充地，耦合输出装置连接在电源上的双线线路的一个第二接头上，尤其是连接在电压源上的双线线路的另一芯线上，尤其是也如耦合输入装置那样地连接。通过这种实施形式保证整个双线线路都构成检验区段并且被监测。此外，监测装置可以以简单的方式设置在电压源的中央和/或带有电压源的公共壳体内，因此不需要例如为监测装置额外敷设线路。
在本发明的一个有利的扩展方案中提出，平行于至少一个功能元件地连接一个终端电阻，该终端电阻优选构造来用于使耦合输入装置和耦合输出装置之间的交流电路闭合。该终端电阻尤其是保证一确定的交流电流通过该交流电路。因此，优选假定电源的内阻对交流电流分量所用的频率是短路或者近乎短路。
在本发明的一个相对昂贵的实施形式中，通过将耦合输出的测试信号和/或其特征参数与耦合输入的测试信号和/或其特征参数相比较来进行分析。在此例如可以提出：计算检验区段的传递函数；并且对该传递函数的改变进行分析；计算相关性或其类似。
在一个相对简单并因此廉价地改变的可选方案中，通过将当前状态的耦合输出的测试信号的电流值和/或电压与完好的并且检验过的监测系统的电流和/或电压的开始时的初始值相比较来进行分析。例如将初始值作为数字化的参数存储在一个恰当的存储媒介中，其中，在运行时不断地进行当前值与存储值的比较。因此原则上可以通过绝对分析或相对分析进行耦合输出的测试信号的分析。
尤其是在上述可选的方案中，优选的是，分析处理装置具有分析逻辑，该分析逻辑例如设计为软件，其中，在耦合输出的测试信号的电流值和/或电压值减小时，推断为渐进中断，和/或在耦合输出的测试信号的电流值和/或电压值增大时，推断为渐进短路。因此，可以从电流值和/或电压值的偏差确定线路变化的类型，并引入相应的检修措施。分析优选在计算单元内进行，例如在微处理器中进行，计算单元通常安装在监测系统中和/或已经在监测系统中存在，通过计算单元扩展监测装置的功能。
在监测装置的一个近乎实际的转换中，在一个、一些或每个功能元件前连接一个用于过滤或至少用于衰减测试信号的滤波器。在最简单的并从而是最优选的情况下，该滤波器构造为电感、尤其是为线圈，其中，所述滤波器如此地设计，使得滤波器对测试信号的交流电流分量和/或交流电压分量的频率具有高阻抗或者局部和/或全局的最大阻抗。
本发明的另一技术方案涉及一种具有双线线路的危险报警系统，其中，该双线线路具有权利要求13的特征，该系统具有一个监测装置，该监测装置如现在所述或按前列各权利要求用于监测双线线路。该危险报警系统优选如上述的危险报警系统那样构造，其中，功能元件例如构造为报警器、尤其是手动报警器、火灾报警器、紧急呼叫报警器、传感器，尤其是用于火、烟雾、水或噪声的传感器，或构造为显示器，尤其是用于紧急通道的显示器。构造为报警装置也在本发明的框架内。
附图说明
本发明其它的特征、优点和作用将由紧接的说明和本发明优选实施例的附图得出。其中，
图1表示作为本发明一个实施例的危险报警系统的电路示意图。
具体实施方式
图1示出了危险报警系统1的示意电路框图，该报警系统例如构造为火灾报警系统、警察紧急呼叫系统，警报装置或类似的系统。
该危险报警系统1具有电压源2，该电压源为功能元件3、4和5提供电压或通信信号。功能元件3、4或5可以构造为报警器、显示单元或传感器单元。电压源2实施为直流电压源，因此时间上变化的电平仅通过功能元件3、4或5的开关状态的改变或通过通信信号来进行。电压源2具有输出端6，该输出端通过一个第一芯线7与功能元件3、4和5相连接。此外，电压源2具有输出端8，该输出端通过一个第二芯线9同样与功能元件3、4和5相连接，因此这些功能元件相互并联地设置。芯线7和9优选共同构造为双线线路。
所述危险报警系统1的已示出的各元件对于功能是足够的。然而，该危险报警系统在运行时会损坏双线线路，尤其是损坏芯线7和9。一种损坏的一个可能的来源是所谓的渐进中断，该渐进中断在第一芯线7上用虚线10表示，其中，渐进中断是指线路的电阻缓慢地逐渐增大。自然地，渐进中断可能出现在两芯线7和9之一或两者上。另一可能的、通常难以检测的故障源是所谓的渐进短路，该渐进短路在图1中通过短路线路11表示，其中，渐进短路是指两芯线7和9之间的电阻缓慢地逐渐减小。当然，除了渐进的变化之外，突然的变化也可以导致危险报警系统1的功能失效。
为检测双线线路或芯线7和9的这种或其它的功能损坏，在输出端6的区域内设置一个不接触地连接在第一芯线7上耦合输入装置12，该耦合输入装置感应地将测试信号不接触地耦合输入第一芯线7中，该测试信号要么构成为交流电压信号或交流电流信号，要么具有至少一交流电压分量或交流电流分量。该耦合输入装置12例如构造为传送器，其中，传送器表示为变压器，该变压器构造来不是用于能量传输，而是用于信号传输。为了举例，该测试信号构成为正弦形或三角形状信号。在输出8的区域内补充地设置一个耦合输出装置13，该耦合输出装置同样可构造为传送器。在那时穿过双线线路的位于耦合输入装置12和耦合输出装置之间的检验区段的测试信号通过该耦合输出装置13输出并且被提供给分析处理单元14。为了使该测试信号不会对功能元件、4和5产生干扰性的影响，在功能元件3、4和5前分别串联电感15、16和17，其中，各电感如此确定，使得这些电感对测试信号所使用的频率具有高阻抗。可选地，电感15、16和17可以共同连接在一个公共的电感(未示出)上。
为了保证确定的交流电流通过所述检验区段，设置有一个终端电阻18，该终端电阻平行地与分别由功能元件3、4和5之一与电感14、15或16之一构成的各组件并联连接，其中，该终端电阻18使耦合输入装置12和耦合输出装置13之间的交流电路闭合。
耦合输出的测试信号由分析处理装置14分析，其中，可设想不同的分析策略：第一种可能的分析策略是，将耦合输出的测试信号与耦合输入的测试信号相比较；另一种可能的分析策略是，将耦合输出的测试信号的幅值与存储的幅值相比较，如果幅值改变，则推断芯线7或9损坏或功能失误。损坏或功能失误的分类例如可以如此进行，即，在耦合输出的测试信号的幅值减小时推断为渐进中断，在耦合输出的测试信号的幅值增大时推断为渐进短路。可选地构造该分析处理装置，使其在所述分析或分类之后输出警告信号。
Claims (13)
1.用于双线线路(7，9)的监测装置，其中，一电压源(2)通过所述双线线路(7，9)与至少一个功能元件(3，4，5)连接，使得通过该双线线路(7，9)传输和/或可传输一有效信号，
该监测装置具有一耦合输入装置(12)，用于在所述双线线路(7，9)的检验区段的开头将一测试信号耦合输入该双线线路(7，9)中，
该监测装置具有一耦合输出装置(13)，用于在所述检验区段的终端耦合输出所述测试信号，
该监测装置具有一分析处理装置(14)，用于分析所耦合输出的测试信号，其中，通过该分析推断出所述双线线路(7，9)的状态，
其特征在于，
所述测试信号具有一交流电流分量和/或交流电压分量。
2.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，有效信号的频率分布的最大值小于所述测试信号的频率分布的最大值。
3.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，所述有效信号构造为用于电压供给、用于检测和/或用于通信的直流电压信号。
4.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，所述测试信号具有正弦形或三角形的时间上的变化曲线。
5.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，所述耦合输入装置(12)和/或耦合输出装置(13)构造来用于感应地和/或不接触地和/或浮置地和/或电流上分开地传输所述测试信号。
6.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，所述耦合输入装置(12)连接在所述电压源(2)上的双线线路(7，9)的一个第一接头(6)上，和/或所述耦合输出装置(13)连接在该电压源上的所述双线线路(7，9)的一个第二接头(8)上。
7.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，与所述至少一个功能元件(3，4，5)并联地连接一终端电阻(18)。
8.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，通过所述耦合输出的测试信号和/或其特征参数与所耦合输入的测试信号和/或其特征参数的比较来进行所述分析。
9.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，通过将所述耦合输出的测试信号的电流与一参考值相比较进行所述分析。
10.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，所述分析处理装置具有分析逻辑，其中，在电流减小时推断为渐进中断，和/或在电流增加时推断为渐进短路。
11.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，在一个、一些或每个功能元件(3，4，5)前连接一个用于过滤或衰减所述测试信号的滤波器。
12.根据前述各项权利要求之一所述的监测装置，其特征在于，在一个、一些或每个功能元件(3，4，5)前连接一个用于过滤或衰减所述测试信号的电感(15，16，17)，其中，所述电感的阻抗与测试信号的频率相适配。
13.具有双线线路(7，9)的危险报警系统，其特征在于，设置有一个用于监测该双线线路(7，9)的、按前述各项权利要求之一所述的监测装置。
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| GB2447122A (en) | 2008-09-03 |
| DE102007008263A1 (de) | 2008-08-21 |
| GB2447122B (en) | 2009-12-23 |
| GB0802863D0 (en) | 2008-03-26 |
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