DE102015101376A1

DE102015101376A1 - System for detecting and extinguishing fires or sources of fire

Info

Publication number: DE102015101376A1
Application number: DE102015101376.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Burghardt; Udo Schröer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-08-18

Abstract

System zur Erkennung und Löschung von Bränden beziehungsweise Brandherden mit a) einer Sensorik zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft, wobei insbesondere CO- und CO2-Messwerte über CO2- und CO-Sensoren ermittelt werden, b) einer Datenverarbeitungseinrichtung, die unter Verwendung von Referenz- und/oder Klassifizierungsmustern die ermittelte CO- und CO2-Messwerte auswertet und in Abhängigkeit der Ergebnisse einer Auswertung einen Brandt beziehungsweise einen Brandherd signalisiert, c) einem Leitungssystem, in welches die Sensorik integriert ist und welches zur Weiterleitung eines Löschmittels ausgebildet ist, d) einem Löschmittelreservoir, welches mit dem Leitungssystem verbunden ist und in welches ein Löschmittel aufnehmbar ist und e) eine Fördereinrichtung für ein Löschmittel, welches mit dem Löschmittelreservoir und dem Leitungssystem verbunden ist.System for detecting and extinguishing fires or fire sources with a) a sensor system for the identification of gas concentrations in the air, wherein in particular CO and CO2 measured values are determined via CO2 and CO sensors, b) a data processing device using reference and / or classification patterns evaluates the determined CO and CO 2 measured values and, depending on the results of an evaluation, signals a fire or a fire, c) a line system in which the sensor system is integrated and which is designed to forward an extinguishing agent, d) an extinguishing agent reservoir, which is connected to the line system and in which an extinguishing agent can be received and e) a conveyor for an extinguishing agent, which is connected to the extinguishing agent reservoir and the pipe system.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erkennung und Löschung von Bränden beziehungsweise Brandherden.The invention relates to a system for detecting and extinguishing fires or fires.

Es ist allgemein bekannt, dass Werke, Gebäude, Immobilien, Räume, Maschinen, Geräte, Container, Wand- und Flächenelemente sowie Land-, Luft- oder Seefahrzeug einem gewissen Brandrisiko ausgesetzt sind. Andererseits ist es auch bekannt, dass Werke, Gebäude, Immobilien, Räume, Maschinen, Geräte, Container, Wand- und Flächenelemente sowie Land-, Luft- oder Seefahrzeug mit Brandschutzanlagen versehen sind. Diese sind oftmals als Sprinkleranlagen ausgebildet, bei denen ein Leitungssystem mit einer Lösch- bzw. Brandschutzflüssigkeit gefüllt ist und das mit Auslassöffnungen, oftmals in Form von Ventilen, versehen ist, die dann geöffnet werden, wenn für die jeweilige Auslassöffnung die Umgebungstemperatur einen Maximalwert übersteigt.It is well known that factories, buildings, real estate, rooms, machinery, equipment, containers, wall and surface elements and land, air or sea vehicles are exposed to a certain fire risk. On the other hand, it is also known that plants, buildings, real estate, rooms, machinery, equipment, containers, wall and surface elements and land, air or sea vehicle are provided with fire protection systems. These are often designed as sprinkler systems in which a line system is filled with a fire-extinguishing or fire protection fluid and which is provided with outlet openings, often in the form of valves, which are opened when the ambient temperature exceeds a maximum value for the respective outlet opening.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik auch beispielsweise CO- und C02-Detektoren zur Erkennung von Bränden bekannt. Dabei werden unterschiedliche Anordnungen und Messverfahren beschrieben. Es wird aber nicht auf die eine Früherkennung von Bränden und eine sehr geringe Fehlalarmrate eingegangen. Dazu müssen sowohl genaue als auch vermarktungsfähige Verfahren eingesetzt werden. Bekannt ist beispielsweise die WO 2005/ 119 618 A2 mit dem Titel "Feueralarm-Algorithmus mit Rauch- und Gassensor". Dabei sind eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, welche zur Detektion von Bränden dienlich sind. Es findet eine umfassende Erfassung von Konzentrationen von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Rauch in der Umgebung statt. Bei der Berechnung unter Einsatz eines Verfahrens wird die Zeit der Steigerungsraten in jeder Ebene dokumentiert und ein entsprechender Alarm beim Erkennen eines Störwertes ausgelöst.Furthermore, known from the prior art, for example, CO and C02 detectors for detecting fires. Different arrangements and measuring methods are described. However, it does not address the early detection of fires and a very low false alarm rate. This requires both accurate and marketable methods. For example, the known WO 2005/119 618 A2 entitled "Fire alarm algorithm with smoke and gas sensor". In this case, an apparatus and a method are described, which are useful for the detection of fires. There is a comprehensive record of concentrations of carbon monoxide, carbon dioxide and smoke in the environment. In the calculation using a method, the time of the increase rates in each level is documented and a corresponding alarm is triggered when a fault value is detected.

Der Nachteil dieses bestehenden Systems sowie der handelsüblichen Sensoren besteht darin, dass sie ihre Genauigkeit nur in einem kleinen physikalischen Fenster garantieren.The disadvantage of this existing system and the commercially available sensors is that they guarantee their accuracy only in a small physical window.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft zu finden, wobei eine hohe Messgenauigkeit mit einer geringen Querempfindlichkeit unter Zuhilfenahme von Erweiterungssensorik bestimmter Parameter erzielt wird und der Nachteil des Standes der Technik durch Einflussnahme von Umwelteinflüssen, welche zur Messwertverfälschung führen, kompensiert wird.The object of the invention is to find a system for the identification of gas concentrations in the air, wherein a high accuracy with a low cross sensitivity with the aid of extension sensors certain parameters is achieved and the disadvantage of the prior art by influencing environmental influences, which leads to Messwertverfälschung , is compensated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem System mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved with a system having all features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße System zur Erkennung und Löschung von Bränden beziehungsweise Brandherden weist dabei folgendes auf

a) einer Sensorik zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft, wobei insbesondere CO- und CO2-Messwerte über CO2- und CO-Sensoren ermittelt werden,
b) einer Datenverarbeitungseinrichtung, die unter Verwendung von Referenzund/oder Klassifizierungsmustern die ermittelten CO- und CO2-Messwerte auswertet und in Abhängigkeit der Ergebnisse einer Auswertung einen Brand beziehungsweise einen Brandherd signalisiert,
c) einem Leitungssystem, in welches die Sensorik integriert ist und welches zur Weiterleitung eines Löschmittels ausgebildet ist,
d) einem Löschmittelreservoir, welches mit dem Leitungssystem verbunden ist und in welches ein Löschmittel aufnehmbar ist und
e) eine Fördereinrichtung für ein Löschmittel, welches mit dem Löschmittelreservoir und dem Leitungssystem verbunden ist.

The system according to the invention for detecting and extinguishing fires or fire sources has the following

a) a sensor system for the identification of gas concentrations in the air, in particular CO and CO 2 measured values being determined via CO 2 and CO sensors,
b) a data processing device which, using reference and / or classification patterns, evaluates the determined CO and CO 2 measured values and, depending on the results of an evaluation, signals a fire or a source of fire,
c) a line system in which the sensor system is integrated and which is designed to forward an extinguishing agent,
d) an extinguishing agent reservoir, which is connected to the line system and in which an extinguishing agent is receivable and
e) a conveyor for an extinguishing agent, which is connected to the extinguishing agent reservoir and the pipe system.

Damit erfindungsgemäß Brandschutz- beziehungsweise Brandreduzierungsmaßnahmen sehr schnell durchgeführt werden können, ist mittels des Leitungssystems Löschmittel aus dem Löschmittelreservoir zu den potentiellen Brandherden sehr schnell und effizient zuführbar. Dabei ist das erfindungsgemäße System sehr breit und gezielt einsetzbar, beispielsweise an Orten, an denen erfahrungsgemäß häufiger Brandherde auftreten. Dies ist beispielsweise bei Kraftfahrzeugen der Fall, die oftmals Ziel von Brandanschlägen sind, wobei die Brandherde im Bereich der Reifen auftreten, da diese gut brennen. Insofern bietet es sich dort an, die Sensorik im Bereich der Radkästen anzubringen. Dabei kann allerdings die Sensorik hinter dem Leitungssystem angeordnet sein und über das Leitungssystem die zu identifizierenden Gase angesaugt werden. Hierzu ist dann gegebenenfalls noch eine entsprechende Pumpe in das Leitungssystem integrierbar. Ferner kann das erfindungsgemäße System auch bei weiteren Gegenständen, insbesondere bei Gebäude, Immobilie, Raum, Maschine, Gerät, Container, Wand- und Flächenelement, Land-, Luft- oder Seefahrzeug zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäß können Brandherde dabei frühzeitig erkannt und gelöscht werde, sodass der entstandene Schaden minimal ausfällt und somit Totalschäden vermieden sind, die eine neue Wiederanschaffung des zerstörten Gegenstandes bedingen würden.So that according to the invention fire protection or fire reduction measures can be carried out very quickly, extinguishing agent from the extinguishing agent reservoir to the potential fire sources can be supplied very quickly and efficiently by means of the conduit system. In this case, the system according to the invention is very broad and can be used selectively, for example in places where, according to experience, fires frequently occur. This is the case, for example, in motor vehicles, which are often the target of arson attacks, with the fires occurring in the area of the tires, since they burn well. In this respect, it is there to attach the sensors in the area of the wheel arches. In this case, however, the sensor can be arranged behind the line system and be sucked on the line system, the gases to be identified. For this purpose, if appropriate, a corresponding pump can also be integrated into the line system. Furthermore, the system according to the invention can also be used for other objects, in particular for buildings, flat, room, machine, device, container, wall and surface element, land, air or sea vehicle. According to the invention, fires can be detected early and deleted, so that the resulting damage is minimal and thus total damage is avoided, which would require a new recovery of the destroyed object.

Nach einem ersten vorteilhaften Gedanken der Erfindung weist dabei das Leitungssystem wenigstens eine Löschmittelauslassöffnung auf, welche durch eine Materialschwächung in der wenigstens einen Energieaustauschleitung gebildet ist. Eine derartige Materialschwächung dient dabei als Sollbruchstelle in dem Leitungssystem, die bei einer bestimmten von der Sensorik und der Datenverarbeitungseinrichtung festgestellten Gaskonzentration und/oder ab einer bestimmten Maximaltemperatur aufbricht, sodass das Löschmittel austreten kann. Dabei ist das Leitungssystem aus Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen und/oder elastomeren Kunststoff gebildet, sodass dieser im Bereich der Sollbruchstelle nachgibt, wenn die Umgebungstemperatur den für die Sollbruchstelle zulässigen im Vorfeld bestimmten Maximalwert überschreitet. Vorteilhafterweise tritt das Löschmittel dann unter hohen Druck, der in einem derartigen Leitungssystem herrscht oder hergestellt werden kann, aus der Löschmittelauslassöffnung hervor.According to a first advantageous idea of the invention, the line system has at least one extinguishing agent outlet opening, which can be replaced by a material weakening in the at least one an energy exchange line is formed. Such material weakening serves as a predetermined breaking point in the line system, which breaks at a certain determined by the sensor and the data processing device gas concentration and / or above a certain maximum temperature, so that the extinguishing agent can escape. In this case, the line system made of plastic, in particular a thermoplastic and / or elastomeric plastic is formed so that it yields in the region of the predetermined breaking point when the ambient temperature exceeds the permissible for the predetermined breaking point predetermined maximum value. Advantageously, the extinguishing agent then emerges from the extinguishing agent outlet opening under high pressure, which prevails or can be produced in such a conduit system.

Alternativ kann es allerdings auch vorgesehen sein, dass das Leitungssystem wenigstens eine Löschmittelauslassöffnung aufweist, welche als Ventil ausgebildet ist, welches über mittels der Datenverarbeitungseinrichtung ansteuerbar ist. Auch hierbei wird bei einer bestimmten von der Sensorik und der Datenverarbeitungseinrichtung festgestellten Gaskonzentration und/oder ab einer bestimmten Maximaltemperatur das Ventil geöffnet, sodass das Löschmittel austreten kann.Alternatively, however, it can also be provided that the line system has at least one extinguishing agent outlet opening, which is designed as a valve, which can be controlled by means of the data processing device. Here, too, the valve is opened at a certain gas concentration determined by the sensor system and the data processing device and / or above a certain maximum temperature, so that the extinguishing agent can escape.

Das erfindungsgemäße System weist dabei eine Fördereinrichtung auf, die als Druckbehälter oder als Pumpe ausgebildet ist. Hierdurch kann das Löschmittel in einfacher und kosteneffizienter Weise durch das Leitungssystem gefördert werden.The system according to the invention in this case has a conveyor, which is designed as a pressure vessel or as a pump. As a result, the extinguishing agent can be promoted in a simple and cost-effective manner through the pipe system.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass ein Löschmittelreservoir als Druckbehälter ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, dem Löschmittelreservoir eine Doppelfunktion zukommen zu lassen und somit Material und Kosten einzusparen.It has proven to be advantageous that an extinguishing agent reservoir is designed as a pressure vessel. This makes it possible to give the extinguishing agent reservoir a dual function and thus save material and costs.

Damit das Löschmittel zu Brandschutz- beziehungsweise Brandreduzierungsmaßnahmen verwendet werden kann, ist dieses unbrennbar beziehungsweise unentflammbar.So that the extinguishing agent can be used for fire protection or fire reduction measures, this is incombustible or non-flammable.

Vorzugsweise enthält das Löschmittel wenigstens Wasser.Preferably, the extinguishing agent contains at least water.

Besonders bevorzugt enthält das Löschmittel ein Brandschutzmittel zur Reduktion der Brandgefahr eines entzündbaren Stoffes, wobei das Brandschutzmittel vorzugsweise wenigstens einen Kohlenstoffspender und wenigstens eine phosphorhaltige Säure aufweist. Dieses Brandschutzmittel besteht im Wesentlichen aus zwei wichtigen Komponenten, nämlich einem Kohlenstoffspender und einer phosphorhaltigen Säure. Diese phosphorhaltige Säure hat auf den Kohlenstoffspender eine im Wesentlichen katalytische Wirkung, durch die der Kohlenstoff bei hohen Temperaturen, wie sie im Brandfall herrschen, in ein Fulleren umgewandelt wird. Diese Fullerene bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff, sind jedoch Makromoleküle, die auch bei hohen Temperaturen nicht entflammbar sind. Im Brandfall bildet sich daher auf dem entzündbaren Stoff eine Fulleren-Schicht, die ein Entzünden des an und für sich entzündbaren Stoffes hemmt. Wird die gebildete Fulleren-Schicht lokal zerstört, so bildet sich unter dieser erneut eine Fulleren-Schicht aus. Auf diese Weise schützt sich der entzündbare Stoff im Brandfall von selbst. Der entzündbare Stoff wird im Brandfall zwar an seiner Oberfläche beschädigt, insbesondere verfärbt, eine großflächige Ausbreitung des Brandes wird jedoch auf diese Weise zuverlässig verhindert. Dies ist insbesondere in brandgefährdeten Bereichen, wie chemischen Anlagen, aber auch im Fahrzeugbereich, insbesondere bei Flugzeugen, von erheblicher Bedeutung. In diesen Bereichen war es bisher unmöglich, entzündbare Stoffe, wie beispielsweise Holz, Papier oder thermoplastische Kunststoffe einzusetzen, da hierdurch die Brandgefahr zu groß geworden wäre. Ein Ausweichen auf teurere Materialien war daher geboten. Durch das erfindungsgemäße Brandschutzmittel können auch in den genannten brandgefährdeten Bereichen preisgünstige Baumaterialien eingesetzt werden. Ein weiterer Anwendungsbereich des Brandschutzmittels liegt im Fertighausbau, wo üblicherweise Holz für tragende Elemente eingesetzt wird. Durch das erfindungsgemäße Brandschutzmittel werden derartige Bauten wesentlich brandsicherer.Particularly preferably, the extinguishing agent contains a fire retardant for reducing the risk of fire of a flammable substance, the fire retardant preferably having at least one carbon donor and at least one phosphorus acid. This fire retardant consists essentially of two important components, namely a carbon donor and a phosphorus acid. This phosphorus-containing acid has a substantially catalytic effect on the carbon donor, which converts the carbon into a fullerene at high temperatures, as in the case of fire. These fullerenes consist exclusively of carbon, but are macromolecules that are non-flammable even at high temperatures. In case of fire, therefore, forms on the flammable substance a fullerene layer, which inhibits ignition of the inflammable substance in and of itself. If the formed fullerene layer is destroyed locally, a fullerene layer forms below it again. In this way, the flammable substance protects itself in case of fire. The flammable material is damaged in the event of fire on its surface, in particular discolored, but a large-scale spread of the fire is reliably prevented in this way. This is particularly important in fire-prone areas, such as chemical plants, but also in the vehicle sector, especially in aircraft, of considerable importance. In these areas, it was previously impossible to use flammable substances such as wood, paper or thermoplastics, as this would have made the fire risk too large. Dodge to more expensive materials was therefore required. By means of the fire-retardant according to the invention, inexpensive building materials can also be used in said fire-prone areas. Another field of application of the fire retardant is in prefabricated houses, where wood is usually used for load-bearing elements. By the fire retardant invention such buildings are much fireproof.

Als phosphorhaltige Säure hat sich eine Aminodialkylphosphorsäure, eine Aminodialkylphosphonsäure, eine Aminodialkyl-phosphorige-Säure, eine Aminotrialkylphosphorsäure, eine Aminotrialkylphosphonsäure oder eine Aminotrialkyl-phosphorige-Säure bewährt.As the phosphorus-containing acid, an aminodialkylphosphoric acid, an aminodialkylphosphonic acid, an aminodialkylphosphoric acid, an aminotrialkylphosphoric acid, an aminotrialkylphosphonic acid or an aminotrialkylphosphorous acid has proven useful.

Aminodimethylphosphorsäure, Aminodimethylphosphonsäure, Aminodimethylphosphorige-Säure, Aminotrimethylphosphorsäure, Aminotrimethylphosphonsäure und Aminotrimethylphosphorige-Säure besitzen eine recht hohe Potenz, den Kohlenstoffspender in Fullerene umzuwandeln und werden daher ebenfalls als phosphorhaltige Säuren bevorzugt.Aminodimethylphosphoric acid, aminodimethylphosphonic acid, aminodimethylphosphoric acid, aminotrimethylphosphoric acid, aminotrimethylphosphonic acid and aminotrimethylphosphoric acid have a fairly high potency of converting the carbon donor into fullerenes and are therefore also preferred as phosphorus-containing acids.

Als Kohlenstoffspender hat sich die Verwendung eines Alkohols, insbesondere eines mehrfachen Alkohols, bewährt. Bei der Umwandlung dieses mehrfachen Alkohols in Fullerene spielt die Phosphorsäure lediglich die Rolle eines Katalysators, wobei vom Kohlenstoffspender Wasser abgespaltet wird. Dieses Wasser geht als Dampf in die umgebende Atmosphäre und verursacht gleichzeitig eine erwünschte Kühlwirkung des entzündbaren Stoffes.As a carbon donor, the use of an alcohol, especially a multiple alcohol, has been proven. In the conversion of this multiple alcohol into fullerenes, the phosphoric acid plays only the role of a catalyst, wherein the carbon donor water is split off. This water passes as vapor into the surrounding atmosphere and at the same time causes a desired cooling effect of the flammable substance.

Zur weiteren Verbesserung der Fulleren-Bildung ist es günstig, wenn der Kohlenstoffspender eine Alkalimetall-Verbindung aufweist. Die Funktion des Alkalimetalls bei der Fulleren-Bildung ist dabei noch nicht geklärt, wobei angenommen wird, dass sie katalytischer Natur ist. To further improve the fullerene formation, it is advantageous if the carbon donor comprises an alkali metal compound. The function of the alkali metal in the fullerene formation is not yet clarified, which is believed to be catalytic nature.

Als Alkalimetall hat sich Natrium als besonders wirksam herausgestellt.As the alkali metal, sodium has been found to be particularly effective.

Zur Erzielung einer möglichst optimalen Fulleren-Bildung ist es günstig, wenn der Kohlenstoffspender ein Alkangerüst mit mindestens fünf, vorzugsweise mindestens sieben Kohlenstoffatomen aufweist. Bei kürzeren Alkan-Ketten ist die fulleren-generierende Wirkung schwächer. Grundsätzlich kann keine obere Grenze für die Länge des Kohlenstoffgerüsts angegeben werden. Extrem lange Kohlenstoffgerüste führen jedoch zu hohen Molekulargewichten, sodass sich der Kohlenstoffspender dann nur noch schlecht auf den entzündbaren Stoff auftragen ließe. Diese Nachteile treten bei Kohlenstoffketten mit mehr als fünfzehn Kohlenstoffatomen bereits merklich in Erscheinung.To achieve the best possible fullerene formation, it is advantageous if the carbon donor has an alkane skeleton with at least five, preferably at least seven carbon atoms. With shorter alkane chains, the fullerene-generating effect is weaker. In principle, no upper limit for the length of the carbon skeleton can be specified. Extremely long carbon skeletons, however, lead to high molecular weights, so that the carbon donor would then be difficult to apply to the flammable substance. These disadvantages are already noticeable in carbon chains with more than fifteen carbon atoms.

Abschließen soll auch noch ein Werke, ein Gebäude, eine Immobilie, ein Raum, ein Land-, Luft- und Seefahrzeug, eine Maschine, ein – stationäres oder mobiles – Gerät mit einem zuvor beschriebenen System geschützt sein. Dabei sei noch darauf hingewiesen, dass derartige Geräte – beispielsweise in Form von mobilen oder stationären Feuerlöschern – auch zu Brandschutz- beziehungsweise Brandreduzierungsmaßnahmen verwendet werden können, ohne dass das Leitungselement zum Austausch thermischer Energie mit der Umgebung ausgebildet ist.To conclude is also a work, a building, a property, a room, a land, air and sea vehicle, a machine, a - stationary or mobile - device to be protected with a system described above. It should also be noted that such devices - for example in the form of mobile or stationary fire extinguishers - can also be used for fire protection or fire reduction measures, without the line element is designed to exchange thermal energy with the environment.

Messwertverfahren für die Erkennung von gefährlichen und toxischen Gaskonzentrationen, wie sie bei Bränden entstehen, sind bekannt. Es werden vor allem chemische, Halbleitergassensoren und optische Sensoren im Bereich von CO und CO2 eingesetzt. Alle diese Sensoren verwenden jedoch eine Messzeit > 2s, um entsprechende Ergebnisse zu erreichen.Measured value methods for the detection of hazardous and toxic gas concentrations, such as occur in fires, are known. In particular, chemical, semiconductor gas sensors and optical sensors in the range of CO and CO2 are used. However, all these sensors use a measurement time> 2s to achieve the corresponding results.

Das neue erfindungsgemäße System unterscheidet sich dadurch, dass bei dem ersten Verfahrensschritt Messzeiten von einer Sekunde erreicht werden und gleichzeitig eine hohe Erkennungssicherheit und geringster Fehlalarm entsteht. Damit erlaubt das Verfahren eine schnelle Erkennung von gefährlichen Gasen und Schwelbränden.The new system according to the invention differs in that measuring times of one second are achieved in the first method step and at the same time a high recognition reliability and lowest false alarm is produced. Thus, the method allows rapid detection of hazardous gases and smoldering fires.

Das erfindungsgemäße System zielt nicht so sehr auf die allgemeine Branderkennung mittels CO und CO2 ab, sondern auf eine hocheffiziente Früherkennung mit einer sehr geringen Fehlalarmrate. Dabei wird kein Multisensorsystem benötigt, sondern nur CO- und CO2-Sensoren. Es wird davon ausgegangen, dass die Nutzung von CO- und CO2-Sensorik für die Erkennung von allgemeinen Bränden Stand der Technik ist. Stand der Technik ist auch, dass bei hohen CO- und hohen CO2-Konzentrationen wahrscheinlich ein Brand vorliegt, da hohe natürliche CO-Werte in der Natur nicht vorkommen. Diese Auswertung nutzen auch viele CO-Melder, die bereits an sich bekannt sind.The system according to the invention is not so much aimed at the general fire detection by means of CO and CO2, but at a highly efficient early detection with a very low false alarm rate. No multi-sensor system is needed, just CO and CO2 sensors. It is believed that the use of CO and CO2 sensors for the detection of general fires is state of the art. The state of the art is also that at high CO and high CO2 concentrations is likely to be a fire, since high natural CO levels do not occur in nature. This evaluation also use many CO detectors, which are already known.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Systems ist die Erkennung von Gaskonzentrationen, die bereits in der Schwelbrandphase entstehen und die von bisherigen Sensorkombinationen nicht bzw. viel zu spät erkannt werden. Dazu müssen genaue Messwerte ermittelt und ausgewertet werden. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, werden die bestehende Sensordrift kompensiert und äußere Umwelteinflüsse eliminiert. Weiterhin wird eine sehr hohe Langzeitstabilität erreicht und die Fehlalarmrate unter 0,1 % gedrückt. Eine zuverlässige Branderkennung erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits ab 50ppm CO-Konzentration, bei der noch keine Gesundheitsgefährdung vorliegt.The peculiarity of the system according to the invention is the detection of gas concentrations, which already arise in the smoldering fire phase and which are not recognized or far too late by previous sensor combinations. For this purpose, accurate measured values must be determined and evaluated. In order to achieve high measuring accuracy, the existing sensor drift is compensated and external environmental influences are eliminated. Furthermore, a very high long-term stability is achieved and the false alarm rate is kept below 0.1%. A reliable fire detection is carried out with the inventive method already from 50 ppm CO concentration, in which there is no health risk.

Das erfindungsgemäße System basiert auf zwei Stufen der Erkennung von Gaskonzentrationen, insbesondere von einer CO-Konzentration.The system according to the invention is based on two stages of the detection of gas concentrations, in particular of a CO concentration.

In der ersten Stufe wird die CO- oder CO2 Konzentration oder Temperatur einmal pro Sekunde abgetastet. Die Anlagerung von Molekülen im CO- bzw. CO2 Sensor ist ein dynamischer Prozess und bedarf eines chemischen Gleichgewichtes. Die mathematische Funktion zur Erreichung des GG ist bekannt. Verkürzt man die Messung, so wird das GG nicht mehr erreicht. In der ersten Verfahrensstufe werden kurze Messzeiten benötigt, welche unter einer Sekunde liegen. Es wird eine etwas schlechtere Auflösung aufgrund des nicht abgeschlossenen Gleichgewichtsprozesses in Kauf genommen. Falls in dieser Phase keine Gefahrendetektion erfolgt, wird in diesem Modus weitergemessen. Wird ein Signal erkannt, wird die Messzeit automatisch verlängert, um so die Auflösung erheblich zu verbessern. Diese Verfahrensschritte können auch auf zwei oder mehr Sensoren angewendet werden.In the first stage, the CO or CO2 concentration or temperature is sampled once per second. The attachment of molecules in the CO or CO2 sensor is a dynamic process and requires a chemical equilibrium. The mathematical function for achieving the GG is known. Shortening the measurement, the GG is no longer reached. In the first stage, short measurement times are needed, which are less than one second. It is a slightly worse resolution due to the unfinished equilibrium process accepted. If there is no danger detection in this phase, it will continue to measure in this mode. When a signal is detected, the measurement time is automatically extended to significantly improve the resolution. These process steps can also be applied to two or more sensors.

Dieser Messalgorithmus ist extrem stromsparend, da er im Ladungsbalanceverfahren ausgeführt wird. Somit kann er auch von batteriegestützten Systemen über einen langen Zeitraum betrieben werden. Tritt im ersten Verfahrensschritt ein Detektionsereignis auf, wird ein zweiter Verfahrensschritt mit der gesamten elektronischen Auswertung gestartet.This measurement algorithm is extremely energy-efficient, as it is carried out in the charge balance method. Thus, it can also be operated by battery-based systems over a long period of time. If a detection event occurs in the first method step, a second method step is started with the entire electronic evaluation.

In dem zweiten Verfahrensschritt werden sowohl CO- als auch CO2-Konzentrationen mit einer längeren Messzeit ermittelt. Gleichzeitig werden alle Umweltparameter gemessen und deren Einflüsse auf das Messergebnis korrigiert, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. Die so korrigierten Daten werden einem Neuronalen Netz oder einem anderen intelligenten Auswerteverfahren zugeführt, die eine Klassifizierung der Brandwahrscheinlichkeit vornimmt. Es werden somit keine Schwellen für die Gaskonzentrationen benötigt, das System wird damit sehr stabil und reproduzierbar. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt über einen µ-Controller.In the second process step, both CO and CO2 concentrations are determined with a longer measuring time. At the same time, all environmental parameters are measured and their influences on the measurement result are corrected in order to calculate the environmental parameters Increase measurement accuracy. The data thus corrected are fed to a neural network or other intelligent evaluation method which classifies the fire probability. Thus, no thresholds for the gas concentrations are needed, making the system very stable and reproducible. The evaluation of the measurement results is done via a μ-controller.

Durch diese Struktur der Verfahrensabschnitte kann ohne große technische Änderungen ein weiterer Sensor hinzugefügt werden, der das System um eine Gaskomponente, wie zum Beispiel Methan, erweitert. Damit kann das System auch als Leckdetektor für Erdgas eingesetzt werden. Andere Sensoren oder Kombinationen sind möglich.Through this structure of the process sections, another sensor can be added without major technical changes, which extends the system by a gas component, such as methane. Thus, the system can also be used as a leak detector for natural gas. Other sensors or combinations are possible.

Eine nochmalige Ausführung zeigt die einzelnen Verfahrensschritte zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft.A repeated execution shows the individual process steps for the identification of gas concentrations in the air.

In einem ersten Verfahrensschritt wird die Auswertung der CO- und/oder CO2-Konzentration in einem Algorithmus mit einer Messung pro Sekunde durchgeführt. Hierbei findet eine sehr schnelle Erkennung statt.In a first method step, the evaluation of the CO and / or CO 2 concentration is carried out in an algorithm with one measurement per second. Here is a very fast detection takes place.

Erfolgt in diesem ersten Messabschnitt eine Signalerkennung von einer Gaskonzentration von CO, wird ein zweiter Verfahrensabschnitt zugeschaltet, welcher in längeren Messabschnitten ausgeführt ist und hierbei CO, CO2, Luftdruck, Temperatur und Feuchte als Messergebnisse auswertet.If in this first measuring section a signal recognition of a gas concentration of CO, a second process section is switched on, which is executed in longer measuring sections and in this case evaluates CO, CO2, air pressure, temperature and humidity as measurement results.

In diesem Verfahrensschritt findet eine Korrektur der Messwerte, die durch reale Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Luftdruckschwankungen, verfälscht sind, statt.In this process step, a correction of the measured values, which are falsified by real environmental conditions, such as, for example, atmospheric pressure fluctuations, takes place.

Ein weiterer spezieller Verfahrensschritt ist die Korrektur der Langzeitdrift von CO- und CO2-Sensoren. Nachfolgend kann eine Normierung der Sensordaten stattfinden. Eine weitere Zuführung der gegebenen Messdaten auf ein Neuronales Netz oder andere intelligente Auswerteeinheiten kann die Auswertung des Messergebnisses spezifizieren.Another special process step is the correction of the long-term drift of CO and CO2 sensors. Subsequently, a normalization of the sensor data take place. Further supply of the given measurement data to a neural network or other intelligent evaluation units can specify the evaluation of the measurement result.

Folgende Messergebnisse sind denkbar:

– kein Brand Anzeige Feuchte zu hoch,
– Schwelbrand
– Brand
– CO-Alarm

The following measurement results are conceivable:

- no fire indication humidity too high,
- smoldering fire
- fire
- CO alarm

Die Komplexität des Verfahrens ergibt sich aus den vielen Kombinationen der Sensordaten.The complexity of the method results from the many combinations of sensor data.

Ein Verfahren zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens wurden so entwickelt, wie sie in Patentansprüchen dargestellt sind,

– dass in einem ersten Verfahrensschritt die CO- oder CO2 Konzentration über CO2- und CO-Sensoren oder Temperatur in kurzen Messzeiten ermittelt wird und bei der Signalerfassung eines von den Normalbedingungen abweichenden Wertes ein zweiter Verfahrensschritt mit einer Messzeitverlängerung der Messung der CO- und CO2 Konzentration und einer gleichzeitigen Messung eines Druckes und/oder einer Temperatur und/oder einer Feuchte über gegebene Sensoren ausgeführt wird und in Abhängigkeit der Sensordatenfusion eine Korrektur der Gaskonzentration und eine Normierung erfolgt und nachfolgend ein angelerntes Neuronales Netz mit diesen Daten beaufschlagt wird, um eine Auswertung und Gefahrenbewertung mit einer Alarmausgabe und einer Visualisierung durchzuführen,
– dass durch das Heranziehen der Parameter Temperatur und/oder Druck und/oder Feuchte die Effizienz der Auswertung und Gefahrenbewertung der Gaskonzentration erhöht wird,
– dass durch die Sensordatenfusion des CO-Sensors und des CO2-Sensors über Parametervorgaben eine genaue Darstellung von Gefahren, insbesondere von Bränden, ermittelt wird,
– dass eine Korrektur der vorhandenen Temperatur-, Druck- und Langzeitdrift der Messdaten nach einem definierten Verfahren durchgeführt wird,
– dass eine zweistufige Detektionsanordnung zur extrem schnellen Erkennung von Gefahrensituationen vorhanden ist und in der zweiten Stufe eine genaue, schnelle und komplexe Auswertung erfolgt und eine Energieeinspeisung über ein Netzteil und/oder durch Solarbetrieb und/oder durch Akkubetrieb möglich ist und eine optische Anzeige vorhanden ist,
– dass die Konfiguration der Basisplatine zur Bestückung in Form eines Baukastenprinzips gegeben ist,
– dass die Basisplatine einen Buzzer und einen Datenlogger aufweist,
– dass insbesondere der CO2-Sensor und der CO-Sensor eine hohe Lebensdauer und eine geringe Querempfindlichkeit aufweisen.

A method for the identification of gas concentrations in the air and an arrangement for carrying out the method have been developed as shown in claims,

- That in a first step, the CO or CO2 concentration via CO2 and CO sensors or temperature is determined in short measurement times and the signal detection of a deviating from the normal conditions a second step with a measurement time extension of the measurement of CO and CO2 concentration and a simultaneous measurement of a pressure and / or a temperature and / or humidity via given sensors is performed and depending on the sensor data fusion, a correction of the gas concentration and a normalization takes place and subsequently a trained neural network is acted upon with these data to an evaluation and Carry out risk assessment with an alarm output and a visualization,
- that by taking into account the parameters of temperature and / or pressure and / or humidity, the efficiency of the evaluation and hazard assessment of the gas concentration is increased,
- that the sensor data fusion of the CO sensor and the CO2 sensor provides a precise representation of hazards, especially of fires, via parameter specifications,
- that a correction of the existing temperature, pressure and long-term drift of the measured data is carried out according to a defined method,
- That a two-stage detection arrangement for extremely fast detection of dangerous situations is present and in the second stage, an accurate, fast and complex evaluation and an energy supply via a power supply and / or solar operation and / or by battery operation is possible and a visual display is available .
- that the configuration of the base board for assembly is given in the form of a modular principle,
- that the motherboard has a buzzer and a data logger,
- That in particular the CO2 sensor and the CO sensor have a long life and a low cross sensitivity.

Das gegebene Verfahren und die Anordnung in Form eines Moduls auf einer Basisplatine zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft beinhalten drei Sensorikkomponenten, die eine gefährliche Situation rechtzeitig erkennen lassen. Es entsteht zum Beispiel bei fast jedem Brand durch den Verbrennungsprozess je nach Sauerstoffanteil CO bzw. CO2. Das System ist robust und langlebig. Neben den beiden Gasdetektoren werden Temperatur und/oder Druck und/oder Feuchte gemessen. Diese Parameter dienen der Driftkorrektur der CO- bzw. CO2-Sensorwerte. Zusätzlich kann die Temperatur auch in der Sensordatenfusion als Branderkennungssensor fungieren. Das Basismodul kann über Bausteinsysteme mit einem Netzteil oder mittels einer Solarzelle auch autark betrieben werden. Das bestehende Modul auf Grundlage der Basisplatine kann entsprechend der Kundenanforderung modular und skalierbar aufgebaut werden.The present method and arrangement in the form of a module on a base board for identifying gas concentrations in the air include three sensor components that allow timely detection of a hazardous situation. For example, in almost every fire caused by the combustion process, depending on the oxygen content, CO or CO2. The system is robust and durable. In addition to the two gas detectors, temperature and / or pressure and / or humidity are measured. These parameters serve to drift correction of the CO or CO2 sensor values. In addition, the temperature can also act as a fire detection sensor in the sensor data fusion. The basic module can be implemented via modular systems with a power supply or by means of a Solar cell can also be operated independently. The existing module based on the motherboard can be modular and scalable according to customer requirements.

Dabei sind folgende Aufbauweisen möglich:

1. Sensorik Hier werden im Modul folgende Möglichkeiten angeboten: CO2 und CO als Primärparameter bzw. Temperatur, Druck als Korrekturparameter und ein abgesetztes Temperatur/Feuchte-Modul zur Erfassung von Raumklimadatennicht als alleinige Messgröße – als Sekundärparameter.
2. Art der Stromversorgung Es kann aus Netzbetrieb, Batteriebetrieb oder Solarbetrieb ausgewählt werden.
3. Auswahl der Schnittstelle Hier stehen USB, 4–20mA, 0–10V, andere Schnittstellen Zusatzmodule, WLAN oder LAN mit verschiedenen Protokollen zur Auswahl. Weitere Schnittstellen sind möglich.
4. Anzeige Für die Anzeige werden LED's bzw. Displays benutzt.

The following structures are possible:

1. Sensor technology Here, the following options are offered in the module: CO2 and CO as primary parameters or temperature, pressure as correction parameter and a remote temperature / humidity module for recording indoor climate data not as sole measured variable - as secondary parameter.
2. Type of power supply It can be selected from mains operation, battery operation or solar operation.
3. Selection of the interface Here are USB, 4-20mA, 0-10V, other interfaces additional modules, WLAN or LAN with different protocols to choose from. Other interfaces are possible.
4. Display LEDs or displays are used for the display.

Unter der Sicht der höchsten Konfigurationswahrscheinlichkeit sind die Hauptkomponenten auf einer Basisplatine integriert, alle anderen Funktionen werden als Aufsteckmodule im Baukastenprinzip entsprechend des Kundenwunsches schnell und einfach konfiguriert.From the viewpoint of the highest configuration probability, the main components are integrated on a base board, all other functions are quickly and easily configured as plug-in modules in the modular principle according to the customer's request.

Das neu entwickelte Basismodul besitzt erhebliche Alleinstellungsmerkmale und Vorteile gegenüber dem bestehenden Stand der Technik. Diese sind:The newly developed base module has significant unique features and advantages over the existing state of the art. These are:

- high measuring accuracy of + -50 ppm by drift correction, sensor data fusion, because several sensors allow a high quality view of the evaluation unit; the unique selling point is that with 2 sensors (CO2 and CO) you can detect almost every fire already in its formation; the sampling rate is 2s to 15s, which is much faster than most smoke detectors,
- High flexibility in the configuration due to the modular system used.

Durch das Baukastensystem und der Konfiguration der Sensorelektronik auf der Basisplatine kann ein Kundenwunsch innerhalb einer kurzen Zeit realisiert werden. Dabei wird der Aufwand an Hardware und Fertigung als gering betrachtet.Due to the modular system and the configuration of the sensor electronics on the base board, a customer request can be realized within a short time. The amount of hardware and production is considered low.

Auf der Basisplatine sind insbesondere ein CO2-Sensor mit hoher Lebensdauer und geringer Querempfindlichkeit, ein CO-Sensor mit hoher Lebensdauer und geringer Querempfindlichkeit sowie eine Erweiterungssensorik für Temperatur, Druck, Feuchte, Licht usw. vorhanden. Diese Sensoren werden zu einer Sensordatenfusion zusammengeführt und zur Auswertung und Gefahrenbewertung herangezogen. Über die Auswertung und Gefahrenbewertung wird eine Alarmausgabe und Visualisierung durchgeführt.In particular, the base board features a CO2 sensor with a long service life and low cross-sensitivity, a CO sensor with a long service life and low cross-sensitivity and an expansion sensor for temperature, pressure, humidity, light, etc. These sensors are merged into a sensor data fusion and used for evaluation and risk assessment. An alarm output and visualization are carried out via the evaluation and hazard assessment.

Durch die Kombination von CO2- und CO-Sensoren lassen sich nahezu alle Brandsituationen bis auf zum Beispiel reine Wasserstoffbrände, wo kein CO2 oder CO entsteht, abbilden. Das Verhältnis des Sauerstoffanteils ist entscheidend, wie groß der CO2- und der CO-Anteil im Brandgas sind.Thanks to the combination of CO2 and CO sensors, almost all fire situations can be reproduced except for pure hydrogen fires, where no CO2 or CO is produced. The ratio of the oxygen content is crucial to how large the CO2 and the CO content in the combustion gas.

Die erfindungsgemäße Sensorkombination erkennt Gaskonzentrationen, die nur bei Bränden entstehen.The sensor combination according to the invention detects gas concentrations that arise only in fires.

Der hochgenaue CO2-Sensor kann aber auch als Luftgütesensor in Innenräumen zur Überwachung der Luftqualität eingesetzt werden.The high-precision CO2 sensor can also be used as an indoor air quality sensor to monitor air quality.

Zusätzlich zu den ermittelten Gaskonzentrationen aus dem CO2-Sensor und dem CO-Sensor wird die Temperatur ebenfalls überwacht und zur Auswertung herangezogen. Des Weiteren ist es auch möglich, durch die Erweiterungssensorik Druck und Feuchte zur Auswertung heranzuziehen. Durch die Korrekturglieder der Erweiterungssensorik wird die Genauigkeit des Sensors erheblich erhöht. Durch die Verwendung querempfindlichkeitsarmer Sensorik wird eine geringe Fehlalarmwahrscheinlichkeit erreicht. Das Messsystem CO2 kalibriert sich automatisch. Grundsätzlich kann also festgestellt werden, dass das neuartige Modul als Baukastensystem hinsichtlich Sensorik und Schnittstellen ausgeführt ist.In addition to the determined gas concentrations from the CO2 sensor and the CO sensor, the temperature is also monitored and used for the evaluation. Furthermore, it is also possible to use the expansion sensor pressure and humidity for evaluation. The correction elements of the expansion sensor technology significantly increase the accuracy of the sensor. By using low-sensitivity sensors, a low false alarm probability is achieved. The CO2 measuring system calibrates automatically. Basically, it can therefore be stated that the novel module is designed as a modular system with regard to sensors and interfaces.

Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die erfindungsgemäße Lösung beschrieben.Reference to an embodiment of the inventive solution is described.

Dabei zeigen:Showing:

1 Grundmodule des Baukastensystems 1 Basic modules of the modular system

2 CO2-Modul 2 CO2 module

3 netzbetriebene Variante für Tagungs- und Schulungsräume mit Datenübertragung 3 Mains operated variant for meeting and training rooms with data transmission

4 Gefahrenmelder für allgemeine Anwendungen in Business- und Privaträumen 4 Hazard detectors for general applications in business and private rooms

Aus der 1 ist das Grundmodul als Baukastensystem ersichtlich. Dabei besteht das Grundmodul aus der Basisplatine A und folgender Zusammensetzung.From the 1 the basic module is visible as a modular system. The basic module consists of the base board A and the following composition.

Eine Basisplatine A dient als Mainboard für die gesamte Schaltung. Es wird ein Mikroprozessor mit einer intelligenten Firmware als Herzstück eingesetzt. Der interne Speicher dient sowohl der Firmware als auch als Datenspeicher (Datenlogger). Auf der Basisplatine A können mehrere Sensor-Varianten realisiert werden, einschließlich der Zwischenspeicherung von Messwerten.

– Auf der Basisplatine A ist ein Uhrenchip mit Quarz und integrierter Lithiumzelle mit einer Betriebszeit von 10 Jahren vorhanden.
– Es sind ein CO2-Sensor 1 und ein CO-Sensor 2 angeordnet. Die Schaltung des CO-Sensors ist mit auf der Basisplatine A integriert.
– Ein Temperatursensor 3 ist auf der Basisplatine A implementiert und hat eine Genauigkeit von +/–1 K. Dieser dient der Korrektur der Temperaturdrift.
– Ein Sensor für die Messung von Temperatur und Feuchte (Erfassung der Raumklimadaten) ist als absetzbarer Zusatzsensor I2C angegliedert.
– Auf der Basisplatine A befindet sich ein Sensor für Druck 5 mit absoluter Druckangabe.
– Weiterhin ist auf der Basisplatine A ein Sensor für Licht auf mit bis zu 20001ux gegeben. Er dient der Sensorsteuerung bei Solarbetrieb (Energiemanagement).
– Ein WLAN Zusatzmodul 7, ein Netzwerk Zusatzmodul 8 und andere Schnittstellenzusatzmodule sind auf der Basisplatine A über den Connector (Schnittstellenmodul) angeschlossen.
– Des Weiteren ist eine serielle Schnittstelle 0–20mA und 0–10V 10 vorhanden. Diese Einheit dient als Schnittstelle für die Sensordaten. Welche Sensordaten ausgewählt und über die Schnittstelle ausgegeben werden, wird über die Firmware definiert.
– Das Modul Netzbetrieb 12–24V 11 realisiert als abgesetztes Netzteil die Spannungsversorgung von 12–24V auf 5V der Basisplatine A.
– Ein Modul Solarbetrieb 5V 12 ist mit einem Solarpanel 5V > 350mA oder mit mehreren Solarelementen und zwei Pufferakkus LiPo oder ähnlich ausgestattet. Es ist ein abgesetztes Zusatzmodul, jedoch nicht auf der Basisplatine A.
– Ein Modul Batteriebetrieb 7,2V 13 ist ein Zusatzmodul und mit auf der Zusatzplatine Solarmodul integriert.
– Eine LED Anzeige 14 zeigt den Betriebszustand der Basisplatine A.
– Ein Display Zusatzmodul 15 zeigt die LED Anzeige für den CO2-Wert bzw. den CO-Wert oder anderen Sensorwerten der Basisplatine A. Außerdem sind eine Schnittstelle für die Displayansteuerung und ein akustisches Ausgabeelement integriert.
– Auf der Basisplatine A befinden sich ein Buzzer 16 und ein Datenlogger 17.

A base board A serves as a motherboard for the entire circuit. It becomes a microprocessor with an intelligent firmware as the centerpiece used. The internal memory serves both the firmware as well as data storage (data logger). Several sensor variants can be realized on the base board A, including the temporary storage of measured values.

- On the base board A there is a clock chip with quartz and integrated lithium cell with an operating time of 10 years.
- It's a CO2 sensor 1 and a CO sensor 2 arranged. The circuit of the CO sensor is integrated with the base board A.
- A temperature sensor 3 is implemented on the base board A and has an accuracy of +/- 1 K. This is used to correct the temperature drift.
- A sensor for the measurement of temperature and humidity (detection of room climate data) is attached as a settable additional sensor I2C.
- On the base board A there is a sensor for pressure 5 with absolute pressure.
- Furthermore, a sensor for light on with up to 20001ux is given on the base board A. It is used for sensor control during solar operation (energy management).
- A WLAN add-on module 7 , a network add-on module 8th and other interface add-on modules are connected on the motherboard A via the connector (interface module).
- Furthermore, a serial interface is 0-20mA and 0-10V 10 available. This unit serves as an interface for the sensor data. Which sensor data is selected and output via the interface is defined via the firmware.
- The module network operation 12-24V 11 realized as a separate power supply, the power supply of 12-24V to 5V of the base board A.
- One module solar operation 5V 12 is equipped with a solar panel 5V> 350mA or with several solar elements and two buffer batteries LiPo or similar. It is a remote add-on module, but not on the base board A.
- One module battery operation 7.2V 13 is an additional module and integrated on the additional board solar module.
- An LED display 14 shows the operating state of the base board A.
- One display additional module 15 shows the LED display for the CO2 value or the CO value or other sensor values of the base board A. In addition, an interface for the display control and an acoustic output element are integrated.
- There is a buzzer on the base board A. 16 and a datalogger 17 ,

Die nachfolgenden 2, 3 und 4 zeigen bestimmte Anwendungsmöglichkeiten in Form von Baukastensystemen für die Bestückung der Basisplatine A.The following 2 . 3 and 4 show certain applications in the form of modular systems for the assembly of the base board A.

Die 2 veranschaulicht ein CO2-Modul für Schulen und Konferenzräume. Der Lichtsensor dient der Erhöhung der Betriebszeit. Dabei wird die Basisplatine A bestückt mit einem CO2-Sensor 1, einem Sensor Licht 6, einem Modul Solarbetrieb 5V 12 und einer LED Anzeige 14.The 2 illustrates a CO2 module for schools and conference rooms. The light sensor serves to increase the operating time. The base board A is equipped with a CO2 sensor 1 , a sensor light 6 , a solar powered 5V module 12 and an LED display 14 ,

Die 3 zeigt eine netzbetriebene Variante für Tagungs- und Schulungsräume mit Datenübertragung, hoher Genauigkeit und Erfassung der Raumklimadaten, eventuell mit WLAN und Darstellung der Ergebnisse auf einem iPAD oder Ähnlichem. Dazu ist die Basisplatine A mit folgenden Einheiten bestückt:

– CO2-Sensor 1
– Temperatursensor PT1000 3
– Temperatur / Feuchte xxx 4
– Druck 5
– Licht 6
– Schnittstelle 0–20mA 0–10V 10 LED Anzeige 14
– Netzbetrieb 12–24V 11.

The 3 shows a power-driven version for meeting and training rooms with data transmission, high accuracy and recording of indoor climate data, possibly with WLAN and presentation of the results on an iPAD or similar. For this purpose, the base board A is equipped with the following units:

- CO2 sensor 1
- Temperature sensor PT1000 3
- temperature / humidity xxx 4
- Print 5
- light 6
- 0-20mA 0-10V interface 10 LED display 14
- mains operation 12-24V 11 ,

Aus der 4 heraus ist eine weitere Modulbauweise der Basisplatine A für allgemeine Anwendungen in Business- und Privaträumen gegeben. Temperatur / Feuchte und Druckerfassung dienen der Verringerung des CO2-Messfehlers. Die Basisplatine A ist mit Hilfe des Baukastensystems wie folgt bestückt:

– CO2-Sensor 1
– CO-Sensor 2
– Temperatursensor PT1000 3
– Druck 5
– LED Anzeige 14
– Buzzer 16
– Netzbetrieb 12–24V 11.

From the 4 out is another modular design of the base board A for general applications in business and private rooms given. Temperature / humidity and pressure detection are used to reduce the CO2 measurement error. The base board A is equipped with the help of the modular system as follows:

- CO2 sensor 1
- CO sensor 2
- Temperature sensor PT1000 3
- Print 5
- LED display 14
- Buzzer 16
- mains operation 12-24V 11 ,

Über entsprechende Erweiterungsplatinenals Aufsteckmodule können beispielsweise folgende Schnittstellen integriert werden:

– Zusatzmodul Schnittstelle WLAN – Connector 1
– Zusatzmodul Schnittstelle Netzwerk – Connector 1
– Zusatzmodul andere Schnittstelle – Connector 1
– Zusatzmodul Schnittstelle 4–20mA, 0–10V – Connector 1
– Zusatzmodul Solar-/Batteriebetrieb – Connector 2
– Fremdplatine Display Connector 4

For example, the following interfaces can be integrated via appropriate expansion boards as plug-on modules:

- Additional module interface WLAN - Connector 1
- Additional module Interface Network - Connector 1
- Additional module other interface - Connector 1
- Additional module interface 4-20mA, 0-10V - Connector 1
- Additional module solar / battery operation - Connector 2
- Foreign board Display Connector 4

Die Basisplatine A hat eine Abmessung von 55 × 70 mm².The base board A has a dimension of 55 × 70 mm ² .

Eine allgemeine Funktionsbeschreibung des Verfahrens und der Anordnung zur Identifizierung von Gaskonzentrationen in der Luft wird nun dargestellt. Über die entsprechenden Sensoren werden CO2- und CO-Daten erfasst. Beide zu detektierenden Gase sind ab einer bestimmten Konzentration tödlich. Bei einem Brand entsteht bei einer unvollständigen Verbrennung vorrangig CO, bei einer vollständigen Verbrennung vorrangig CO2. Durch die Einzelwerte und Verknüpfung beider lassen sich sehr gute Parameter für Gefahren ableiten. Die Visualisierung erfolgt wie diesseitig beschrieben durch eine LED Anzeige 14. Zusätzlich wird noch akustisch bei Überschreitung der CO- oder CO2-Grenzen eine Signalausgabe realisiert.A general functional description of the method and arrangement for identifying gas concentrations in the air will now be presented. The corresponding sensors record CO2 and CO data. Both gases to be detected are fatal from a certain concentration. In case of a fire incomplete combustion gives priority to CO, to a complete one Combustion priority CO2. The individual values and the combination of both can be used to derive very good parameters for hazards. The visualization is done as described on this page by an LED display 14 , In addition, a signal output is acoustically realized when the CO or CO2 limits are exceeded.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf zwei Stufen der Erkennung von Gaskonzentrationen, insbesondere von einer CO-Konzentration.The inventive method is based on two levels of detection of gas concentrations, in particular of a CO concentration.

In der ersten Stufe wird die CO- bzw. CO2 Konzentration oder Temperatur einmal pro Sekunde abgetastet. Die Anlagerung von Molekülen im CO-Sensor ist ein dynamischer Prozess und bedarf eines chemischen Gleichgewichtes. Die mathematische Funktion zur Erreichung des GG ist bekannt. Verkürzt man die Messung, so wird das GG nicht mehr erreicht. In der ersten Verfahrensstufe werden kurze Messzeiten benötigt, welche unter einer Sekunde liegen. Es wird eine etwas schlechtere Auflösung aufgrund des nicht abgeschlossenen Gleichgewichtsprozesses in Kauf genommen. Falls in dieser Phase keine Gefahrendetektion erfolgt, wird in diesem Modus weitergemessen. Wird ein Signal erkannt, wird die Messzeit automatisch verlängert, um so die Auflösung erheblich zu verbessern. Diese Verfahrensschritte können auch auf zwei oder mehr Sensoren angewendet werden.In the first stage, the CO or CO2 concentration or temperature is sampled once per second. The attachment of molecules in the CO sensor is a dynamic process and requires a chemical equilibrium. The mathematical function for achieving the GG is known. Shortening the measurement, the GG is no longer reached. In the first stage, short measurement times are needed, which are less than one second. It is a slightly worse resolution due to the unfinished equilibrium process accepted. If there is no danger detection in this phase, it will continue to measure in this mode. When a signal is detected, the measurement time is automatically extended to significantly improve the resolution. These process steps can also be applied to two or more sensors.

In dem zweiten Verfahrensschritt werden sowohl CO- als auch CO2-Konzentrationen mit einer längeren Messzeit ermittelt. Gleichzeitig werden alle Umweltparameter gemessen und deren Einflüsse auf das Messergebnis korrigiert, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. Die so korrigierten Daten werden einem Neuronalen Netz oder einem anderen. intelligenten Auswerteverfahren zugeführt, die eine Klassifizierung der Brandwahrscheinlichkeit vornimmt. Es werden somit keine Schwellen für die Gaskonzentrationen benötigt, das System wird damit sehr stabil und reproduzierbar. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt über einen µ-Controller.In the second process step, both CO and CO2 concentrations are determined with a longer measuring time. At the same time, all environmental parameters are measured and their influences on the measurement result are corrected in order to increase the measuring accuracy. The data thus corrected becomes a neural network or another. intelligent evaluation method, which makes a classification of the fire probability. Thus, no thresholds for the gas concentrations are needed, making the system very stable and reproducible. The evaluation of the measurement results is done via a μ-controller.

Folgende Messergebnisse sind denkbar:The following measurement results are conceivable:

- No fire
- smoldering fire
- fire
- CO alarm
- No fire, CO2, display humidity too high, ventilation of the room

Dieser Gefahrenmelder in Form der Basisplatine A stellt keinen konventionellen Brandmelder dar, aber ein Sensormodul, um die Sicherheit in Wohnungen, Schulen, Arbeitsräumen und anderes wesentlich zu erhöhen. Neben den Gaskomponenten kann die Temperatur und Feuchtigkeit als zusätzliche Informationsgeber hilfreich ausgewertet werden.This danger detector in the form of the base board A is not a conventional fire detector, but a sensor module to increase safety in homes, schools, workspaces and other essential. In addition to the gas components, the temperature and humidity can be helpful as additional information providers.

Um die Genauigkeit der Messwerte zu gewährleisten, wird eine Korrektur der Messwertdrift durch Temperaturänderungen, der Messwertdrift durch Luftdruckänderungen und der Alterungsdrift der Sensoren vorgenommen. Dazu werden spezielle mathematische und statistische Verfahren verwendet. Jeder aufgenommene Rohdatenwert wird vor der Weiterverarbeitung korrigiert. Durch dieses Verfahren wird eine hohe Genauigkeit über Jahre gewährleistet.In order to guarantee the accuracy of the measured values, a correction of the measured value drift is made by temperature changes, the measured value drift by changes in air pressure and the aging drift of the sensors. For this purpose, special mathematical and statistical methods are used. Each recorded raw data value is corrected before further processing. This method ensures high accuracy over years.

Eine LED Anzeige 14 gibt die Werte des CO-Sensors 2 entsprechend der EN 50291 aus. Grün erscheint zum Beispiel bis 30 ppm bis maximal 120 Minuten, blau von 31 bis 50 ppm von 60 bis 90 Minuten, blau blinkend von 51 bis 100 ppm von 10 bis 40 Minuten, rot von 101 bis 300 ppm bis 3 Minuten und rot blinkend oberhalb von 300 ppm. Nach Überschreitung von Konzentrationen oder Zeitintervallen wird ein akustischer Alarm ausgegeben. Die Konzentrationen und Aufenthaltszeiten werden den gesetzlichen Vorgaben der Länder angepasst.An LED display 14 gives the values of the CO sensor 2 according to the EN 50291 out. green appears, for example, up to 30 ppm to a maximum of 120 minutes, blue from 31 to 50 ppm from 60 to 90 minutes, flashing blue from 51 to 100 ppm from 10 to 40 minutes, red from 101 to 300 ppm to 3 minutes and blinking red above 300 ppm. After exceeding of concentrations or time intervals an acoustic alarm is issued. The concentrations and residence times are adjusted to the legal requirements of the federal states.

Eine dritte LED kann zur Visualisierung eines bestimmten Parameters oder für die Anzeige des Betriebszustandes festgelegt werden. Die Datenausgabe erfolgt visuell/akustisch und über konfigurierte Schnittstellen, welche diesseitig schon aufgeführt wurden.A third LED can be set to visualize a specific parameter or to display the operating status. Data is output visually / acoustically and via configured interfaces, which have already been listed on this page.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/119618 A2 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

EN 50291 [0078]

Claims

System for detecting and extinguishing fires or fire with a) a sensor system for the identification of gas concentrations in the air, in particular CO and CO 2 measured values being determined via CO 2 and CO sensors, b) a data processing device which, using reference and / or classification patterns, evaluates the determined CO and CO 2 measurement values and, depending on the results of an evaluation, signals a fire or a fire, c) a line system in which the sensor system is integrated and which is designed to forward an extinguishing agent, d) an extinguishing agent reservoir, which is connected to the line system and in which an extinguishing agent is receivable and e) a conveyor for an extinguishing agent, which is connected to the extinguishing agent reservoir and the pipe system.

A system according to claim 1, characterized in that the conduit system comprises at least one extinguishing agent outlet opening formed by a material weakening in the at least one energy exchange conduit.

System according to claim 1, characterized in that the conduit system comprises at least one extinguishing agent outlet opening, which is designed as a valve which can be controlled by means of the data processing device.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying device is designed as a pressure vessel or as a pump.

System according to one of the preceding claims, characterized in that an extinguishing agent reservoir is designed as a pressure vessel.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the extinguishing agent contains at least water.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the extinguishing agent contains a fire retardant for reducing the risk of fire of a flammable substance, wherein the fire retardant preferably comprises at least one carbon donor and at least one phosphorus acid.

A system according to claim 7, characterized in that the carbon donor comprises an alkali metal compound of a polyhydric alcohol having an alkane skeleton of at least seven carbon atoms, and in that the phosphorus acid comprises at least one organic compound consisting of at least one of phosphoric acid, phosphonic acid and phosphorous acid having an amino group.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor system is designed to identify gas concentrations in the air, wherein parameters are evaluated via data processing using reference and / or classification patterns and depending on the results of the evaluation, an alarm output and / or visualization is made, whereby CO measured values are determined via CO2 and CO sensors, wherein in a first method step, the CO or. CO2 concentration via CO2 and CO sensors or temperature is determined in short measuring times and when recording a CO or CO2 value or high temperature, a second step with a measurement time extension of the measurement of CO and / or CO2 concentration and a simultaneous measurement of a pressure and / or a temperature and / or humidity via given sensors is performed and depending on the sensor data fusion, a correction of the gas concentration and a normalization and subsequently a trained neural network is acted upon with these data to an evaluation and risk assessment with an alarm output and visualization.

System according to one of the preceding claims, characterized in that by taking the parameters of temperature and / or pressure and / or humidity, the efficiency of the evaluation and hazard assessment of the gas concentration is increased.

System according to one of the preceding claims, characterized in that by the sensor data fusion of the CO sensor ( 2 ) and the CO2 sensor ( 1 ) is determined by parameter specifications an accurate representation of hazards, especially of fires.

System according to one of the preceding claims, characterized in that a correction of the existing temperature, pressure and long-term drift of the measured data is carried out according to a defined method.

System according to one of the preceding claims, characterized in that a two-stage detection arrangement for extremely fast detection of dangerous situations is present and in the second stage, an accurate, fast and complex evaluation is carried out and a Energy supply via a power supply and / or solar operation and / or by battery operation is possible and a visual display is available.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the configuration of the base board (A) for assembly in the form of a modular principle is given.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the base board (A) has a buzzer ( 16 ) and a data logger ( 17 ) having.

System according to one of the preceding claims, characterized in that in particular the CO2 sensor ( 1 ) and the CO sensor ( 2 ) have a long life and a low cross sensitivity.

Plant, building, real estate, space, machine, device, container, wall and surface element, land, air or sea vehicle with a system according to one of claims 1 to 9.