CN105190718B - 火灾报警器 - Google Patents
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Abstract
为了在公共或私人场所中及早识别火灾通常应用自动的火灾报警装置。这类火灾报警装置典型地包括至少一个火灾报警器，该火灾报警器可以基于火灾特定的参量例如烟雾、碳黑颗粒、温度或气体浓度及早地检测在其周围环境中的火灾并且触发报警。在此提出一种火灾报警器(1)，具有：光发射器装置(5)，用于将测量光M发射到测量区域(6)中；传感器装置(7)，用于从测量区域(6)中测量所述测量光M并且产生传感器信号；分析处理装置(11)，用于基于传感器信号检测火灾；自监控模块(13)，用于检测传感器信号中的电磁干扰，其中，自监控模块(13)被构造用于，为了检测电磁干扰使用暗信号，该暗信号构成为在光发射器装置(5)被去激活的情况下的传感器信号。
Description
背景技术
为了在公共或私人场所中及早识别火灾通常应用自动火灾报警装置。这样的火灾报警装置典型地包括至少一个火灾报警器，该火灾报警器可以基于火灾特定的参量例如烟雾、碳黑颗粒、温度或气体浓度及早检测在其周围环境中的火灾并且触发报警。
例如在文献EP 0903708 A1中——该文献构成最接近的现有技术——公开了一种火灾报警器，该火灾报警器具有事件存储器，该事件存储器在干扰或报警事件的情况下永久存储关于火灾报警器的功能参数的数据。作为例子也说明了，即存储关于记录火灾报警器的测量信号波动的事件的信息，其中，波动的出现指示可能出现了电磁干扰。
发明内容
在本发明的范围中建议了一种具有权利要求1的特征的火灾报警器。本发明的优选或有利的实施形式可由从属权利要求、下述说明内容以及附图中得出。
在本发明的范围中提出一种火灾报警器，该火灾报警器适用于和/或构造用于检测火灾。特别是，火灾报警器被构造为自动火灾报警器。在其结构形式上火灾报警器可组合在壳体中，该壳体可特别优选地安装在天花板或墙壁上。火灾报警器可被构造为外露式火灾报警器或构造为与天花板齐平的火灾报警器。特别是火灾报警器包括至少一个用于在检测到火灾时输出报警信号的报警装置。替换或附加地，火灾报警器也可以具有数据接口，其中，该火灾报警器被构造成，将用于检测到火灾的报警信号经由接口输出到数据网络中并且例如输出给火灾报警中心或救援队。火灾报警器被特别优选地构造成能量自给自足的。特别是，火灾报警器作为单机系统实现，该单机系统可以借助于集成的能量存储器装置、例如电池或蓄电池能量自给自足地运行。
火灾报警器具有用于将测量光发射到测量区域中的光发射器装置以及用于测量来自测量区域的测量光并且产生传感器信号的传感器装置。光发射器装置被特别优选地构造为发光二极管(LED)。特别是涉及蓝色发光二极管、紫外发光二极管或者红外发光二极管。传感器装置相对于测量区域如此定向，使得该传感器装置可以从测量区域接收测量光的至少一部分。特别是传感器装置具有用于感测测量光的传感器元件和用于产生传感器信号的电路。
例如光发射器装置和传感器装置可以共同形成吸收测量区段，其中，测量光的吸收可根据测量区域中空气的混浊度来测量，从而可以推断火灾。
对此替换地并且特别优选地，火灾报警器被构造为散射光传感器，其中，传感器装置如此设置，使得该传感器装置从测量区域仅仅接收测量光的散射光。在该测量方法中感测在测量区域中在周围空气中的烟微粒或其它颗粒上散射的测量光并且基于散射光的高度或强度推断火灾。测量区域处于与火灾报警器的周围环境的开放连接中，从而周围空气可以在测量区域中或者通过测量区域循环。
火灾报警器还包括分析处理装置，用于基于传感器信号检测火灾。若在吸收测量中被测量的测量光的高度或强度落到一个可预给定的极限值之下，或者对于散射光测量的情况，若被散射的测量光超过一个可预给定的极限值，则例如检测到火灾。
火灾报警器还包括自监控模块，该自监控模块被构造用于检测传感器信号中的电磁干扰。自监控模块可以是单独的模块或者构造为分析处理装置的一部分。这类电磁干扰可以特别是与场结合地传输并且在那里例如由传感器装置的用作天线的导体接收。电磁干扰由大多未知的干扰源产生，其中，传感器装置形成被干扰设备。在干扰源与被干扰设备之间的耦合路径特别是不结合线路的。特别是可涉及干扰源与被干扰设备之间的容性耦合、感性耦合或者辐射耦合。
在本发明的范围中提出，自监控模块被构造为，为了检测电磁干扰使用暗信号作为传感器信号。火灾报警器、特别是分析处理装置被构造为，为了产生暗信号去激活光发射器装置。因此，暗信号构成为在光发射器装置被去激活的情况下的传感器信号。特别是，在光发射器装置不发射测量光期间通过传感器装置实施测量光测量，并且将测量光测量的结果作为暗信号发送给自监控模块。
按照本发明的构型具有的优点在于，通过去激活光发射器装置排除了全部的干扰参量，所述干扰参量可以基于光发射器装置或基于通过测量区域到传感器装置的传输路径。则例如在光发射器单元的驱动器中的故障如基于测量区域中的污染和由此产生的差的测量光传输引起的干扰那样被排除。因此，通过使用暗信号代替借助激活的光发射器装置的传感器信号可以提供用于检测电磁干扰的测量环境，该测量环境尽可能没有干扰参量。由此，对电磁干扰的检测比在使用借助激活的光发射器装置的传感器信号时明显更可靠。
在本发明的一个优选的进一步构型中，测量空间和/或传感器装置、特别是传感器装置的传感器元件布置在迷宫式结构、特别是光学的迷宫式结构中，从而测量空间和/或传感器装置或传感器元件被光学地遮蔽来自火灾报警器周围环境的环境光。特别是迷宫式结构如此构成，使得基于传感器装置、特别是传感器元件相对环境不存在直线的开放连接。优选地，至少一个、至少两个并且特别是至少三个反射是必要的，以便能够将环境光引到迷宫式结构中的传感器元件上。相反，迷宫式结构在流动技术上相对于周围环境是敞开的，从而周围空气可通过测量空间循环。
特别优选地，传感器装置包括至少一个光电二极管作为传感器元件。这类光电二极管是非常可靠的并且也测量最小的光功率。
在本发明的一个可能的构型中，自监控模块被构造成，利用统计学分析、特别是概率分析和/或基于频率分析检测电磁干扰。
有损火灾报警器功能的电磁干扰决定性地在1kHz与10kHz之间的干扰频率范围中得出。因此特别有利的是，在所述频率范围中针对电磁干扰监控暗信号。这优选通过模拟滤波电路实现，该模拟滤波电路将具有非临界的频率的信号分量、也就是具有在干扰频率范围之外的频率的信号分量从暗信号中滤出。
优选地，暗信号不被连续地采样，而是以较大的间隔、例如每秒或更长时间一次来确定测量值。如果在该与干扰频率范围相比长的时间间隔上不维持在暗信号与采样之间的相关性，那么可以总是在干扰波变化过程中的一个随机时刻开始采样。如果目前例如20个以上的测量值在一个共同的测量窗中被采样，那么这些测量值随机分布在假定为恒定的干扰波上。这20个测量值足以确定干扰波的幅度。该确定与干扰波的实际频率不相关。
另一种方法在于，计算测量值的概率分布并且使用该概率分布以便直接估算对火灾报警器的烟测量的作用。所述估算可以特别是构成为对错误报警的预测或者构成为真实报警的概率。如果例如在3小时的时间间隔内超过20分钟地测量到一个大于可预给定的第一极限值、例如大于100mV的干扰幅度，则不再能够确保可靠的烟识别，从而在触发报警时该报警是真实报警而不是错误报警的概率低。如果对于相同的条件甚至测量到一个大于第二极限值、例如大于300mV的干扰幅度，那么必须考虑在最近一些天内的错误报警，从而在第二极限值的情况下可以输出对于错误报警的预测。
借助于干扰波的测量到的或估算的幅度可以计算概率，烟测量的测量值以该概率与未受干扰的测量值偏离一个确定的绝对值。基于该概率又可计算虚假报警恰好是多大概率。在此，后者的概率不仅与确定的干扰幅度相关，而且也与其在更长期的时间特性中的变化相关(例如超过3小时)。
特别是，自监控模块被构造为，在检测到电磁干扰时在本地输出报警消息或者例如经由数据接口传送给中心。在该构型中可能的是，在本地感觉到报警消息或者在中心进一步处理，从而可以无延迟地消除电磁干扰的起因。
在本发明的可能的进一步构型中设定，自监控模块被构造为，将电磁干扰的至少一个特征参量传送给分析处理装置，其中，分析处理装置被构造为，在基于传感器信号检测火灾时考虑电磁干扰。例如在检测到电磁干扰时可以降低火灾报警器的灵敏度。
附图说明
本发明的其他特征、优点和作用可由本发明以下的优选实施例的说明以及附图得出。附图示出：
图1：作为本发明的一个实施例的火灾报警器的示意图。
具体实施方式
图1在非常示意性的视图中示出作为本发明实施例的火灾报警器1。火灾报警器1设置在天花板2上并且用于检测在火灾报警器1的周围环境U的周围空气中的烟微粒3或其它火灾特征。火灾报警器1设置在壳体4中，该壳体例如螺纹连接到天花板2上。
火灾报警器1根据所谓的散射光原理工作，其中，在此构造为LED的光发射器装置5将测量光M射入到测量区域6中。此外，火灾报警器1包括具有传感器元件10的传感器装置7，该传感器装置被如此设置，使得该传感器装置不直接接收由光发射器装置5发出的测量光M。例如传感器装置7的测量方向R相对主辐射方向H具有在100°与30°之间夹成的角α。传感器装置7因此构成为，从测量空间6仅仅接收散射的、特别是反射的测量光。散射光原理基于如下构思，在未加载周围空气的情况下在测量区域6中测量光M不被散射，从而没有测量光M被传感器装置7接收到。对于在周围空气中在测量区域6中包含烟微粒3或其它火灾特征的情况，测量光M被散射或反射并且被反射到传感器装置7上，在传感器装置处测量所述测量光M的分量。传感器元件10例如构造为光电二极管。
为了能够无干扰地实施散射光测量，测量区域6被设置在迷宫式结构8中，该迷宫式结构虽然一方面能实现测量区域6与周围环境3的流动技术上的耦合，但是另一方面阻止环境光直接入射到测量区域6中。例如，迷宫式结构8具有多个环境开口9，周围空气通过环境开口可以在测量区域中循环。迷宫式结构8如此构成，使得通过环境开口9进入的环境光必须被至少一次、优选至少两次地反射，以便到达到测量区域6中。替换或补充地，迷宫式结构8被如此实现，使得通过环境开口9进入的环境光必须被至少一次、优选至少两次地反射，以便碰到传感器装置7的传感器元件10上。
火灾报警器1包括分析处理装置11，该分析处理装置接收传感器装置7的传感器信号并且基于该传感器信号检测火灾。例如检测，被传感器元件10接收的测量光M的在测量区域6中散射的分量是否处于一个可预给定的极限值之上。例如，分析处理装置11被构造为微控制器或者构造为其它的数据处理装置。
可选择地补充地，火灾报警器1包括报警装置12，该报警装置被构造用于在检测到火灾时输出光学或声学警报。此外，火灾报警器1可选择地包括未示出的用于能量供应火灾报警器1的电池。
火灾报警器1具有自监控模块13，用于检测在传感器装置7的传感器信号中的电磁干扰(EMV)。因此，传感器信号不仅被传导给监控装置11而且被传导给自监控模块13。自监控模块13也可以形成分析处理装置11的组件。特别是自监控模块可被构造为分析处理装置11中的程序或子程序。
火灾报警器1为了检测传感器信号中的电磁干扰被构造成，在通过自监控模块13感测传感器信号期间去激活光发射器装置5，使得测量空间6变暗。例如，通过分析处理装置11来承担控制。应指出的是，由于迷宫式结构8，测量空间6已经与环境光隔离，从而变暗被非常可靠地实现。从变暗的测量空间6中、由传感器装置7接收的传感器信号被称为暗信号。
自监控模块13被构造用于检查针对电磁干扰的指示或特征的暗信号。
这在第一示例性的实施方案中实现，其方式是，在第一步骤中例如模拟地滤出具有不相应于干扰波频率范围的频率的信号分量。由此得出的经滤波的暗信号因此仅还包含例如1kHz至10kHz的干扰波频率范围中的信号分量。在一个非常简单的实施方案中可确定该经滤波的暗信号范围的能量并且考虑用作电磁干扰的度量。
对此替换地，确定、特别是测量或估算电磁干扰的干扰波的幅度。这被这样实现，其方式是，采样具有小于干扰波频率范围内的频率的频率的、经滤波的暗场信号。例如应用1Hz或更小的频率。所述采样对于电磁干扰的干扰波不相关或者自由运行地实现。从多个、例如20个以上连续的测量值中通过概率分析或估算确定幅度或至少一个幅度参考值。
对于自监控模块13确定电磁干扰的情况，该自监控模块可以经由通信模块14将报警通知输出给中心或技术服务。报警通知可以一方面促成服务人员的使用或者改变火灾报警器的可靠性等级，其中，在存在电磁干扰时降低可靠性等级。替换或者补充地可以通过信号装置15在本地输出光学或声学的报警消息。
替换或补充地，自监控模块13可将检测到的电磁干扰的至少一个特征参量传输给分析处理装置11，其中，分析处理装置11被构造为，在检测火灾时考虑电磁干扰的所述至少一个特征参量。所述考虑一方面可如下实现，其方式是提高用于报警的触发阈值。所述考虑另一方面可如下实现，其方式是将所述报警是真实报警而不是错误报警的概率一同输出并且发送至中心。
Claims (14)
1.火灾报警器(1)，具有：
光发射器装置(5)，用于将测量光(M)发射到测量区域(6)中；
传感器装置(7)，用于从测量区域(6)中测量所述测量光(M)并且产生传感器信号；
分析处理装置(11)，用于基于所述传感器信号检测火灾；
自监控模块(13)，用于检测所述传感器信号中的与场结合地传输的、由所述传感器装置(7)的用作天线的导体接收的电磁干扰，
其特征在于，
该自监控模块(13)被构造为，为了检测电磁干扰使用暗信号，该暗信号构成为在该光发射器装置(5)被去激活并且所述测量区域(6)被与环境光隔离的情况下的传感器信号，及其中，所述测量区域(6)被设置在迷宫式结构(8)中。
2.根据权利要求1所述的火灾报警器(1)，其特征在于，火灾报警器(1)构成为散射光传感器。
3.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，传感器装置(7)被设置在迷宫式结构(8)中。
4.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，该传感器装置(7)包括至少一个光电二极管作为传感器元件(10)。
5.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述自监控模块(13)被构造用于在暗信号中利用统计学分析和/或基于频率分析检测电磁干扰。
6.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，该自监控模块(13)被构造用于感测具有小于100Hz的测量频率的暗信号。
7.根据权利要求6所述的火灾报警器(1)，其特征在于，该自监控模块(13)被构造用于，利用一测量窗中具有所述测量频率的20个以上的测量值检测所述暗信号中的电磁干扰。
8.根据权利要求7所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述自监控模块(13)被构造用于，基于测量窗中的所述测量值估算所述电磁干扰的幅度和/或能量。
9.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述自监控模块(13)被构造用于，在检测到电磁干扰时在本地输出报警消息或者将其传送给中心。
10.根据权利要求1或2所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述自监控模块(13)被构造用于，将所述电磁干扰的至少一个特征参量传送给分析处理装置(11)，其中，该分析处理装置(11)被构造用于，在基于传感器信号检测火灾时考虑电磁干扰。
11.根据权利要求5所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述统计学分析是概率分析。
12.根据权利要求6所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述测量频率小于10Hz。
13.根据权利要求6所述的火灾报警器(1)，其特征在于，所述测量频率小于1Hz。
14.根据权利要求7所述的火灾报警器(1)，其特征在于，利用在所述测量窗中具有所述测量频率的30个以上的测量值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |