CN1372229A - 危险信号通知系统 - Google Patents

Abstract

一种危险信号通知系统,包括:多个检测器(M₁到M_n)和需要时的其他信号线部件,所述检测器响应至少一个危险判别标准,并连接到一条双电缆信号线(信号线A);一个连接到所述信号线(信号线A)的控制中心,该控制中心具有一个电压源和一个中心处理器,用于单独地访问和查询所述检测器的检测器地址,以及用于监视所述检测器状态的程序存储在所述中心处理器内,其中一个检测电路系统设置在所述控制中心内,用于借助一个检测单元检查由所述信号线(信号线A)和所述检测器或信号线部件形成的网络的工作顺序,其中所述检测电路系统包括一个检测处理器,所述处理器本身又具有一个计算软件,以及提供一个由所述检测处理器控制的开关组合,用于有选择地将至少一个所述检测单元连接到所述信号线(信号线A)。

Description

危险信号通知系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1特征部分的危险信号通知系统。

背景技术

危险信号通知系统，例如，火警装置，一般包括大量连接到双电缆(two-wire)信号线的危险检测器。这可能被设想为一个连杆端馈电线(stub-end feeder)或一个环形电路，通过它们各检测器与一个控制中心实现通讯。每个检测器具有一个依赖于其环境参数而产生测量值的传感器或类似部件。通过信号线把所述测量值传送到所述控制中心，通过所述信号线控制中心通常循环地查询所述单个检测器。为了把检测值和单个检测器联系起来，有必要给每个检测器分配一个标识符或地址。所述地址存储在检测器的不可逆存储器中。信息地址存储在所述控制中心的处理器中，以便控制中心能通过适当的程序监视所述各检测器。

这种危险信号通知系统的安装和投入使用需要相当大的的费用支出。安装工作常常是委托给那些对这种系统来说非专业化的公司。然而，最终这种系统将由经过特殊训练的人员使用。

基于上述原因，需要在这种系统投入使用前尽可能短的时间内，但是不晚于投入使用期间，发现并识别因为不合格安装造成的故障和误操作。

已知一种连接到所述信号线的独立的检测电路系统，该系统可以检验诸如引起短路的故障，或所述信号线中电极的错误放置等。

发明概述

本发明的目的是提供一种能用简单的方法识别并定位多种故障的危险信号通知系统，并使得用于检测电路和测量的支出为最小。

这一目的通过权利要求1的特征实现。

本发明危险信号通知系统提供一种检测电路系统，该电路系统组成控制中心的一部分，并且例如根据所述控制中心处理器的特定指令检查所述危险信号通知系统网络的工作顺序。这借助于至少一个包含其自身的存储有检测程序的检测处理器的检测单元实现。而且还提供一个由所述检测处理器控制的开关组合，以便选择性地把所述至少一个检测单元连接到所述信号线上。

本发明危险信号通知系统将测量设备结合到所述检测控制中心内以检测所述危险信号通知系统的工作顺序，从而如果该系统包含智能计算软件，就可快速有效地发现安装中的故障。

危险信号通知系统中通常碰到的故障包括线缆电极的错误放置，信号线超过允许长度，短路或者与线缆或屏蔽层(shielding enclosures)直接接触，以及检测器类型混淆和背离安装计划及过渡电阻的改变。

在所述检测电路系统中可为这种类型的故障提供一个特定的检测单元，而所有检测单元都连接到一个检测处理器。有必要的话，这个检测单元还可作为一个冗余单元。

发明概述

根据本发明的一个方面，所述检测电路系统设计为一个模块，例如，采取印制电路插卡形式，其上配置有检测电路的所有元件。

根据本发明的一个方面，所述检测电路系统具有一个调制解调连接，用以通过一中继连接线检测所述网络。例如，可通过电话网络实现这一功能。如果有这种选择方案，就有可能使检测程序从远方，如所述危险信号通知系统制造的地方工作。在检测过程中得到的结果，特别是发现的故障，可被读出并通过所述中继连接线发送到所述远方。于是就可以在例如最后投入使用或最后验收所述危险信号通知系统之前发现并改正安装故障。

在安装危险信号通知系统时经常发生使用了超长信号线。结果可能是削弱或扰乱信号线上信号的发送以致于不能确保正常操作。一个用于建立信号线不允许的大长度的检测单元提供经由一个调节器和一个可控开关连接到所述信号线上的稳定电流源。一个由所述检测处理器通过调制器产生的，并包含一个检测器地址的数据字可用来访问一个检测器，并且设置在检测器中的一个开关可使信号线上的电缆互相连接。所述稳定电流源将信号线上的电流限制到预定值，且一个电压测量装置通过所述信号线的短路部分能测量整体压降。由于位于该部分的所述检测器的压降是已知的，所以由信号线引起的压降就等于所述测量出的压降与位于测量部分的检测器以及，如果要求，一个精密电阻上的压降之和的差，其中所述稳定电流经所述精密电阻流入地端。如果已知由所述信号线长度单独确定的压降，则所述线长的电阻也能确定，因为所述信号线的横截面积是已知的，那么，也可以从这样确定的被测量部分信号线的电阻确定被测量部分信号线的的长度。所述信号线的总长也可以用这种方法确定。同样，通过依次关闭检测器内的限制信号线部分的交叉连接开关，用上述方法确定位于所选择的检测器之间的信号线部分的长度是可行的。

根据本发明的一个方面，所述用于访问单个检测器和关闭交叉连接开关的数据字最好是电压可调制的(modulated-voltage type)。检测器中通常有一个逻辑电路和一个解调器，以便被选择或访问的检测器建立一个瞬间，在该瞬间给所述检测器一个指令以关闭所述交叉连接开关。而且还提供一个计时电路，用于在经过预定时间后，重新打开所述交叉连接开关，以便为检测器之间的另一部分建立线长(line length)。

所述用于网络的信号线通常具有一个围绕所述信号线电缆线的，编制线或导体箔形式的屏蔽层。这种屏蔽层电阻很小。所述屏蔽层与地端或预定电势接触。在安装过程中检测器区域内特别可能发生电缆接触到所述屏蔽层，于是引起短路。这种短路可以利用所谓的屏蔽层监视检测单元确定。根据本发明，可用通过借助于所述检测处理器监视所述屏蔽层电势的简单方法实现这一功能。如果所述电势偏离预定值，则所述信号线与所述屏蔽层相接触。

所述监视电路的一部分占据相当空间。因此，其优点在于不仅能发现是否存在短路，而且能对短路点进行定位。因此，根据本发明的一个方面，所述屏蔽层通过一个精密电阻连接到一个电势源。如开始已说明的，所述检测电路系统具有一个稳定电流源，在发生所述短路时，该电流源提供一个预定电流，该电流值限于可通过整个所述信号线，流经所述短路点和精密电阻。总体压降基本上由所述信号线部分的压降和所述精密电阻上的压降组成。正如所述的，所述屏蔽层几乎不会产生压降，因此可被忽略。因为已知所述精密电阻上产生的压降，所以可以用这种方式计算由所述信号线引起的压降。同样，可从所述电流和信号线压降确定直到短路位置的信号线部分的电阻。由于所述电缆的横截面积和电阻率是已知的，因此直到短路位置的信号线长度可以根据电阻率计算出来。这些计算操作可以在所述检测处理器中完成。

从所述控制中心到短路位置的信号线长度是更容易地寻找短路位置的重要信息。如果能在短路发生的相邻检测器之间建立这种信息，则寻找短路位置甚至可再容易些。检测器之间的信号线长度可在上述过程中确定。因此，如果单股信号线的长度存储在所述检测处理器中，就可以计算出在哪些检测器之间存在所述屏蔽层和电缆之间的接触或存在短路。

所述危险信号通知系统通常采用环形电路。该电路的两个末端连接到控制中心的相应的对称电路系统。因此，如果所述环形电路例如在短路区被切断，就可能从该电路两个末端对其进行操作。在这种情况下，例如可能从一个中心部分操作一个连杆端馈电线，或从其他中心部分操作另一个连杆端馈电线(stub-end feeder)。为了允许从所述通知系统中排除特定检测器，本发明的一个方面提供具有与所述电缆串联，以便从短路位置的任一端切断信号线的分离开关(disconnecting switches)的检测器。在常规操作中，所述分离开关是闭合的，但是可以根据来自控制中心的指令被打开。因为所述控制中心“知道”在哪些检测器之间存在短路，所以可以访问与所述短路相邻的检测器以打开它们的分离开关。

附图说明

下面将参照附图中所示的电路系统说明本发明

图1是表明根据本发明的一个危险信号通知系统的示意图；

图2是表明如图1所示的危险信号通知系统的一个检测器的示意图。

实施例说明

参照图1，图1说明了位于如图所示虚线框10中的一个检测电路系统。该电路系统10形成具有环形电路的危险信号通知系统的控制中心(未详细示出)的一部分。图1仅对所述环形电路的信号线A进行了图解说明。为简明起见，图中未示出与控制中心以及对称于所述电路系统10的电路系统相连的所述环形电路的另一末端。信号线A包括电缆12和14及一系列在所述信号线A内相接的检测器M1至M_n。图1示出了检测器M1，M2和M_n。包含检测器M的电路部分在图2中进行描述。图2中能见到的是一个当其闭合时使电缆12，14相互连接的交叉连接开关T3。还能看到包括一个电容C和一个二极管D的电源U_STAB。即使在所述信号线A的电压降或在短时间内接近零时，该电源为所述信号通知电路提供一个电压。所述检测器M还具有一个用于将信号线上的电压脉冲转换成逻辑信号以供给一个逻辑电路18的调制器/解调器16。所述逻辑电路18包含一个地址存储器和若干输入/输出线。该逻辑电路接收一个串行数据信号(例如地址或指令)，并且如果接收到的地址与存储在所述逻辑电路18中的地址一致就执行指令。例如，这可以是所述交叉连接开关T3动作从而将电缆12，14短路的情况。

每个检测器M都具有分离开关T1，T2，当检测器工作时，T₁，T₂是常闭的，它们位于电缆心线(core)14的所述交叉连接开关T3的两边。此外，所述电缆12，14通过一个未详细提到的调压二极管相互连接，因此如果安装在存在检测器电极放置错误时，将产生短路，该短路随后能由一个短路检测所确定，下面将进一步对此进行讨论。

所述检测电路系统10具有一个第一检测处理器20的一个第二检测处理器22(分别为CPU1和CPU2)。所述检测处理器20通过一个接口24(COM1)与所述危险信号通知系统的控制中心的中心处理器(未示出)通讯。所述检测处理器22可作为一个冗余单元。

稳压源26(I_KA)通过调制器28(MA)和开关30(S_1A)与电缆12连接。所述稳压源26连接到电源32(U_STABA)。所述检测处理器20控制所述调制器28和所述开关30，以便在例如所述开关30闭合时向所述信号线提供一个已调制的电压信号。另一个开关33(S_2A)也由所述检测处理器20控制，如果该开关闭合，则将所述电缆12接地。

电压测量装置36(A/DI_A)连接到电缆12且其输出连接到所述检测处理器20。这对于连接到电缆14上的电压测量装置38(A/D2_A)也同样适用。

电缆12，14由图1中虚线轮廓中的一个屏蔽层40包围。该屏蔽层40与一个其输出连接到所述检测处理器20的屏蔽层检测单元42相连接。所述屏蔽层检测单元42包括一个检测电阻44(RA)，该电阻两端分别与屏蔽层40和电势V_S相连。此外，所述屏蔽层与一个运算放大器46的正向输入端相连，所述运放的输出端连接到所述检测处理器20。

所述电缆14通过一个与接到电缆14的电阻46a有相同电极的精密电阻(R_MA)接地，所述精密电阻连接到一个运算放大器48的正向输入端，该运放48的输出端接到所述检测处理器22。

图中示出的电路系统例如可以确定信号线A或电缆12，14的线长，以及所期望的检测器M例如两个相邻检测器M之间的信号线长度。下面将描述用来达到该目的的一个实施例。

例如，打算测量检测器M_n和M2之间的信号线长度。开始的操作状态是常规状态，其中所述开关30闭合且所述开关33打开。所述检测器M1…M_n中的开关T1和T2闭合。检测器M1…M_n中的开关T3打开。这使得所述信号线(信号线A)处于一个电压(操作电压)之下。一个已调制的电压信号通过访问所述调制器MA发送到信号线，例如一个环形电路上。所述数据字包含检测器地址或其通讯地址和关闭例如M_n的开关T3的指令。在M_n接收到所述指令后，其开关T3将闭合。现在，由所述稳定电流源26产生的稳定电流I_A将在电路中流动。所述电流经由所述电阻R_MA流过检测器M_n的开关T3和T1。利用所述电压测量装置36测出所述信号线A正极连接端的压降，且该测出的压降馈送到所述检测处理器20。所述测量压降的构成如下：

1、          U_RMA＝I_KA ^*R_MA

2、          U_TX＝I_KA ^*(M_N ^*2^*R_TX)

3、          U_RL＝I_KA ^*R_L

4、            U_LT＝U_RMA+U_RL+U_TX

其中

U_RMA           是所述电阻R_MA两端之间的压降，

U_TX            是在检测器M_n前的每个检测器的并关T1，T2两端的压降，

U_LT            是连接信号线A的压降，

R_TX            是检测器M1到M_n的所有开关T1，T2的总体电阻，以及

R_MA            是信号线A负极连接端前面的精密电阻。

在对公式(4)的因子移项后，得到以下结果：

U_RL＝U_LT-U_RMA-U_TX                                 (1) $R_L\left(M_n\right)=\frac{U_{\mathrm{LT}}-U_{\mathrm{RMA}}-U_{\mathrm{TX}}\left(M_n\right)}{I_{\mathrm{KA}}}......\left(2\right)$

公式2在所述检测处理器20中计算并存储结果RL(M_n)。这个数值包括所述信号线A连接端与所述检测器M_n之间的电阻。

经过特定的时间t_M后，检测器M_n内的开关T3将重新打开。这一功能利用设置在所述检测器中，例如在逻辑模块18中的合适的计时电路来完成。信号线上的电压返回到所述操作电压。

接着，对检测器M2执行上述步骤。其结果R_L(M2)也存储在所述检测处理器20的存储器中。现在，就形成了两个测量结果之间的差值：

ΔR_L＝R_L(M_n)-R_L(M2)

检测器M2和M_n之间在给定电缆直径(横截面积)情况下的信号线长度为：

l_G＝A^*R/ρ

其中A为所述信号线的横截面积，ρ为电阻率。所述电缆或部分电缆的裸线(plain)长度由下述公式得出

l＝l_G/2

同样的方法可以应用于确定所述信号线的总长度。例如，如果打算使用一个环形电路，则相应于图1中开关33的开关将在环形电路的另一端闭合。这使得一个稳定电流经由所述电缆12流向地端。现在，利用所述电压测量装置36在电缆12的接线端测量电压。测量的电压可直接转换成信号线的长度：

R_L＝U_LT/I_k

l＝A^*R/ρ

部分信号线和整个信号线的测量值可存储在所述检测处理器20中。

所示电路系统也可用于帮助查找所述屏蔽层40与一根电缆之间的短路以及所述短路的位置。

如已经提到的，所述屏蔽层40包括电缆编制物或导体箔，并具有可在随后的计算中忽略的低电阻。开始的操作状态又是一个常规状态，即，所述开关30闭合，且所述开关33打开。现在，就可以检测出短路K1和所述短路的位置。

从所述稳定电流源26产生电流I_A。如果所述短路K1存在，则该电流甚至通过所述屏蔽层40和电阻44流向所述屏蔽层监视装置42的电势Us。利用所述电压测量装置36可以测量短路自身建立的电压。电阻44上的压降已知。于是，这一压降使得可以计算从所述信号线即，从电缆12到短路位置K1产生的压降。用这个压降U_LA和所述电流I_A可以计算所述电缆部分的电阻，用R_LK表示。于是，直到所述短路位置的信号线的长度为：

l＝A^*R_LK/ρ

其中

A          是电缆的截面积

R_LK       是测量的电阻值，和

ρ                    是电阻率

通过这种方法，可以确定发生短路的信号线距离。因为这一信号线长度还表示一些真实短路位置的情况，所以其能与在检测器M1…Mn之间的信号线区所确定的线长发生关系。因此，可容易地确定哪些检测器之间产生了短路，在此就是指检测器M1和M2之间的短路。

用如上所述同样的方法，可以确定是否存在电极的错误放置。如果电极放置错误，则所述稳定电流I_A就将流过所述调压二极管(未示出)，并由此产生一个受到所述稳定电流源26限制的短路电流。因此，测量所述信号线长度就可以确定短路发生的位置。由于在这种情况下所述精密电阻46a上的压降也会改变，所以所述功能块D_A能确定是否存在短路或是否所述信号线受到干扰，确定的结果将形成相应信息送往所述检测处理器20。

Claims (19)

1.一种危险信号通知系统，包括：

多个检测器(M1到M_n)和需要时的其他信号线部件，所述检测器响应至少一个危险判别标准，并连接到一条双电缆信号线(信号线A)；一个连接到所述信号线(信号线A)的控制中心，该控制中心具有一个电压源和一个中心处理器，用于单独地访问和查询所述检测器(M1到M_n)的检测器地址，以及用于监视所述检测器(M1到M_n)状态的程序存储在所述中心处理器内；

其特征在于，一个检测电路系统(10)设置在所述控制中心内，用于借助一个检测单元检查由所述信号线(信号线A)和所述检测器(M1和M_n)或信号线部件形成的网络的工作顺序，其中所述检测电路系统(10)包括一个检测处理器(20，22)，所述处理器本身又具有一个计算软件，以及提供一个由所述检测处理器(20，22)控制的开关组合(30，33)，用于有选择地将至少一个所述检测单元连接到所述信号线(信号线A)。

2.如权利要求1所述的危险信号通知系统，其特征在于所述检测电路系统(10)设计成一个模块，例如，采取印制电路插卡的形式。

3.如权利要求1或2所述的危险信号通知系统，其特征在于所述检测电路系统(10)具有用于通过中继连接信号线检查所述网络的调制解调连接。

4.如权利要求1到3中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于具有一个用于检查所述检测器(M1到M_n)和信号线部件的电极的相应放置错误的检测单元。

5.如权利要求1到4中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于具有一个用于检查所述信号线长度的检测单元。

6.如权利要求1到5中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于具有一个用于检查所述信号线中任何相应的短路和/或所述信号线(信号线A)的电缆(12，14)与所述具有电缆(12，14)的信号线的屏蔽层(40)之间任何接触的检测单元。

7.如权利要求1到6中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于具有一个用根据预定的安装计划检查已安装的网络的检测单元。

8.如权利要求5所述的危险信号通知系统，其特征在于所述检测单元具有一个适合于通过一个调制器(28)和一个可控开关(30)连接到所述信号线(信号线A)的稳定电流源(26)，其中所述检测处理器(20，22)和所述调制器(28)用于产生一个数据字，所述数据字包括检测器(M1到M_n)的地址和一个控制将所述电缆(12，14)相互连接的交叉连接开关(T3)的控制信号，还提供一个连接到所述信号线(信号线A)的电压测量装置(36)，所述测量装置连接到所述检测处理器(20，22)。

9.如权利要求8所述的危险信号通知系统，其特征在于通过调制所述调制器(28)中的电压形成所述数据字。

10.如权利要求8或9所述的危险信号通知系统，其特征在于提供一个使所述开关(T3)打开的计时电路。

11.如权利要求8到10中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于提供至少一个第二开关(33)，所述开关将所述信号线(信号线A)的一根电缆(14)接地，从而产生流经所述信号线(信号线A)的稳定电流。

12.如权利要求6到11中任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于一个屏蔽层检测单元(42)利用所述检测处理器(20，22)监视所述屏蔽层(40)的电势，并且如果所述电势偏离预定值时产生一个信号。

13.如权利要求12所述的危险信号通知系统，其特征在于所述屏蔽层由此连接到一个精密电阻(44)，所述精密电阻上的压降提供给所述检测处理器(20，22)，并且根据在所述信号线(信号线A)接线端的电压水平和所存储的所述精密电阻的压降(U_RA)确定直到所述短路位置的信号线电阻值，以及根据所述电阻值确定直到所述短路位置的信号线长度。

14.如权利要求1到13中的任何一项所述的危险信号通知系统，其特征在于所述检测器(M1到M_n)具有与一根所述电缆(14)串联的，用于从所述短路位置(K1)两端切断所述信号线(信号线A)的分离开关(T1，T2)。

15.一种用于测量危险信号通知系统中部分信号线电阻或信号线长度的方法，所述危险信号通知系统具有如下特征：

多个检测器(M1到M_n)和需要时的其他信号线部件，所述检测器响应至少一个危险判别标准，并连接到一条双电缆信号线(信号线A)；

一个连接到所述信号线(信号线A)的控制中心，该控制中心具有一个电压源和一个中心处理器，用于单独地访问和查询所述检测器(M1到M_n)的检测器地址，以及用于监视所述检测器(M1到M_n)状态的程序存储在所述中心处理器内；

其特征在于包括如下步骤：

把一个检测单元(10)连接到所述信号线(12，14)；

所述检测单元(10)的其中存有所述检测器(M1到M_n)地址的检测处理器(20，22)向一个预定的检测器(M_n)提供一条指令，借助于所述检测器地址关闭检测器(M_n)内的使所述信号线电缆(12，14)互相连接的一个交叉连接开关(T3)；

所述检测单元(10)中的一个稳定电流源(I_KA)产生所述信号线(12，14)上的稳定电流(I_A)；

一个电压测量装置(36)测量在所述信号线(12，14)接线端的压降并将所述测量值提供给所述检测处理器(20，22)；

所述检测处理器(20，22)计算位于所述信号线(12，14)接线端和所述检测器(M_n)之间的信号线部分总和的电阻，同时减去所述检测器(M1到M_n-1)的电阻及如果要求时的一个限制电阻(R_MA)。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于通过对相邻检测器中的一个(M2)重复如权利要求15所述的步骤来计算相邻检测器(M_n，M2)之间的电阻或信号线长度，并从最大电阻值中减去最小电阻值。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于位于所述检测器中的一个计时电路在经过一个预定的时间后，打开所述交叉连接开关(T3)，如果该开关在此之前是闭合的话。

18.如权利要求15到17任何一项所述的方法，其特征在于位于所述检测器(M1到M_n)之间的单股信号线部分的电阻或信号线长度以及所述单个检测器(M1到M_n)的预定电阻值存储在所述检测处理器(20，22)中，并且当在以后的操作中进行测量时，比较所述测量的检测器电阻值与所述存储的检测器电阻值。

19.一种用于确定危险信号通知系统的信号线和所述信号线屏蔽层之间短路的方法，所述危险信号通知系统包括：

多个检测器(M1到M_n)和需要时的其他信号线部件，所述检测器响应至少一个危险判别标准，并连接到一条双电缆信号线(信号线A)；

一个连接到所述信号线(信号线A)的控制中心，该控制中心具有一个电压源和一个中心处理器，用于单独地访问和查询所述检测器(M1到M_n)的检测器地址，以及用于监视所述检测器(M1到M_n)状态的程序存储在所述中心处理器内；

其特征在于包括如下步骤：

通过所述检测单元(10)的一个电阻(R_A)把所述屏蔽层(40)接地；

所述检测单元(10)中的一个稳定电流源(I_KA)产生所述信号线(12，14)上的稳定电流(I_A)；

一个电压测量装置(36)测量在所述信号线(12，14)接线端的压降并将所述测量值提供给所述检测处理器(20，22)；

所述检测处理器(20，22)根据所述信号线(12，14)的参数计算直到所述短路位置(K1)的短路信号线的电阻及计算直到所述短路位置(K1)的信号线长度。

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