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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkendetektionseinrichtung für Funkenlöschanlagen mit einer elektronischen Verschmutzungserkennung auf den optischen Fenstern der verwendeten Funkenmelder.
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Unter Funkenmelder soll dabei jede Art von optischen Sensoren mit einem optischen Fenster zur Detektion jeder Art elektromagnetischer Strahlung, welche von Bränden oder Entstehungsbränden ausgeht, wie etwa Funken, Flammen oder Glutnester (Zündinitiale) verstanden werden.
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In pneumatischen Absaug- und Förderanlagen oder in mechanischen Fördersystemen, in denen brennbare Materialien, wie Pellets oder Holzspäne transportiert werden, kann die Entstehung von Funken und Funkenflug oft zu ausgedehnten Bränden führen. Auch der Transport von brennbaren Materialien und Stäuben durch Luftströme in angeschlossenen Filteranlagen kann durch Funkenflug zu Bränden oder Explosionen führen und die Anlagentechnik beschädigen. Die Entstehung derartiger Zündinitialen im Fördergut von Förderanlagen wird in der Regel durch die eingesetzten Maschinen oder durch Materialverschmutzungen verursacht. Produktionsausfälle, hohe Sachschäden und Gefahren für Leib und Leben sind die Folge von zu spät einsetzenden Löschmaßnahmen. Um dieses Brandrisiko auszuschließen, müssen Absauganlagen mit Funkenmeldern auf Funkenflug wirksam überwacht und durch Funkenlöschanlagen geschützt werden. Optische Sensoren als Funkenmelder sind derart ausgelegt, dass die von den Funken oder Zündinitialen ausgehende infrarote Strahlung sicher erfasst, sowie ein Alarmsignal an eine Löschzentrale zur Einleitung eines Löschvorgangs abgeben wird.
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Zur sicheren Signalerfassung müssen die Funkenmelder möglichst dicht und direkt im Überwachungsbereich eines Fördersystems angeordnet sein. Dabei werden die empfindlichen Sensoren durch optische, also strahlungsdurchlässige Fenster geschützt und von dem, teilweise mit hohen Geschwindigkeiten bewegten Fördergut getrennt. Die optische Durchlässigkeit dieser Fenster und damit die Empfindlichkeit der Funkenmelder ist allerdings auch abhängig von deren Verschmutzungsgrad. Besonders in pneumatischen Förderanlagen und Absaugsystemen, in denen Staub und kleinere Partikel mit hohen Geschwindigkeiten transportiert werden, können sich leicht unerwünschte Ablagerungen und Verschmutzungen auf der Fensteroberfläche bilden und den Strahlengang der zu detektierenden Strahlung beeinflussen.
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Der Sicherung einer möglichst gleichbleibenden Ansprechschwelle der detektierten infraroten Strahlung zur zuverlässigen Detektion von Funken im Fördergut durch die zuverlässige Erkennung und Beseitigung von Verschmutzungen auf dem optischen Fenster eines Funkenmelders kommt daher besondere Bedeutung zu.
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Aus dem Stand der Technik und insbesondere aus der Patentliteratur sind zahlreiche Vorschläge und Neuerungen zur Erkennung und Beseitigung von Verschmutzungen auf optischen Fenstern von Sensoren bekannt.
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So ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE102017005386 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines Materialstroms in einer Rohrleitung angegeben, welches wenigstens einen lichtempfindlichen Sensor zur Erkennung von Funken-, Brand- oder Glutnestern unter einer lichtdurchlässigen Scheibe in einem ersten Spektralbereich verwendet und zusätzlich die Erkennung einer Verschmutzung der Scheibe in einem zweiten, vom ersten beabstandeten Spektralbereich geringerer Wellenlänge beschreibt.
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Neben der eigentlichen Branderkennung durch die Detektion von Zündinitialen mittels passiver Sensoren, wird also zur Verschmutzungserkennung auf der optischen Scheibe (Fenster) parallel eine aktive Sensorik vorgeschlagen. Hierzu emittiert eine LED in einem zusätzlichen Spektralbereich UV-Licht auf die zu untersuchende Scheibe, dessen reflektierten Anteil von einem Sensor empfangen und einer CPU bewertet wird.
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Der Empfängersensor zur Verschmutzungserkennung in diesem Reflexionsverfahren wird zusätzlich durch eine Kompensations-LED beleuchtet.
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Dabei ist es wichtig, dass beide Sensorblöcke in unterschiedlichen Spektralbereichen arbeiten, um gegenseitige Störsignale, etwa durch die Sende-LED weitgehend auszuschließen.
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Durch die Förderung recht unterschiedlicher Materialien im Überwachungsbereich von Funkenlöschanlagen, wie etwa helle Holzstäube oder Pellets, ändert sich allerdings auch das Reflexionsvermögen der auf einem Schutzfenster oder Scheibe abgelagerten Verschmutzungen, was einer sicheren Verschmutzungserkennung durch die vorbeschriebene Erfindung entgegensteht.
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In der deutschen Veröffentlichung
DE112008001384T5 wird ein weiteres Reflexionsverfahren zur Verschmutzungserkennung in einem Laufzeit-Distanzbild-Bildgebungssystem vorgestellt. Eine mit einer Steuer- und Recheneinheit verbundene Sensoreinheit verfügt über ein Bildgebermodul mit einer optischen Schnittstelle und ein aktives Beleuchtungsmodul, um eine zu überwachende Szene, wie etwa das Innere eines Kraftfahrzeugs, zu beleuchten. Das von den Objekten einer Szene reflektierte (modulierte) Licht des Beleuchtungsmoduls gelangt über die optische Schnittstelle zurück zur Anregung jedes Pixels des Bildgebermoduls. Dabei wird die Sensoreinheit nach dem TOF-Prinzip (Time-Of-Flight) betrieben und liefert Entfernungs-Informationen für jeden Pixel von Objekten der Szene, was von der Steuereinheit analysiert und zur Airbagsteuerung und Insassenklassifizierung genutzt wird.
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Da etwa die Schutzlinse oder das Schutzfenster der optischen Schnittstelle gegenüber der Umgebung (Fahrzeuginsassen) freiliegt, können verschiedene Ursachen zu deren Verschmutzung führen und Fehler in der Recheneinheit verursachen. Zur Verschmutzungserkennung wird daher vorgeschlagen, die aus den einzelnen Pixeln generierten Amplitudenbilder auf Unschärfe auszuwerten.
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Es wurde gefunden, dass unscharfe Amplitudenbilder auf eine Verschmutzung des Schutzfensters hinweisen und durch eine veränderte Verteilung von Amplitudenwerten auf Grund von Beugungserscheinungen des einfallenden modulierten Lichts zwischen benachbarten Pixeln entstehen. Das Vorliegen einer Verschmutzung auf der optischen Schnittstelle des Laufzeit-Distanzbild-Bildgebungssystems wird also durch die Auswertung spezieller Amplitudeninformationen ermittelt.
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Dieses bekannte Verfahren für ein Bildgebungssystem erzielt die besten Ergebnisse zur Verschmutzungserkennung für statische Hintergründe, ist für eine hochdynamisch betriebene Funkendetektionseinrichtung, insbesondere für pneumatische Fördersysteme nicht geeignet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Funkendetektionseinrichtung mit Verschmutzungserkennung anzugeben, welche die Nachteile vorbekannter technischer Lösungen vermeidet und eine Verschmutzung des optischen Fensters eines optischen Sensors, insbesondere eines Funkenmelders, unabhängige von deren Reflexionsvermögen sicher detektiert. Dabei soll sowohl das Verfahren wie auch die Einrichtung zur Verschmutzungserkennung die zuverlässige Detektion einer Verschmutzung unter vertretbarem Aufwand und geringen Kosten ermöglichen.
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Diese Aufgaben werden durch eine Funkendetektionseinrichtung unter Verwendung eines neuartigen Verschmutzungssensors für optischen Sensoren und Funkenmelder nach Anspruch 1 und ein zuverlässiges Erkennungsverfahren von Verschmutzungen auf der Oberfläche deren optischen Fenster nach Anspruch 6 gelöst.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Funkendetektionseinrichtung einer Funkenlöschanlage mit einem zusätzlichen Verschmutzungssensor ausgerüstet, welcher zur Erkennung von Verschmutzungen auf dem optischen Fenster eines Funkenmelders ausgebildet ist. Sowohl Funkenmelder zur Erkennung von Zündinitialen, wie auch der Verschmutzungssensor sind hinter einem optischen Fenster, welches zum Überwachungsbereich der Brandentstehung geöffnet/durchlässig ist angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist der Verschmutzungssensor als TOF-Sensor mit einer Mikrokontrollersteuerung ausgestattet und zusätzlich mit dem Funkenmelder verbunden ist. Wie bereits angegeben, sollen unter dem Begriff Funkenmelder alle Arten optischer Sensoren zur Branderkennung, insbesondere auch optische Brandmelder oder Flammenmelder verstanden werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Verschmutzungserkennung auf Oberflächen von optischen Fenstern von Funkenmeldern unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Funkendetektionseinrichtung. Dabei wird die Verschmutzung erfindungsgemäß durch eine Abstandsmessung des TOF-Sensors zur Fensterrückseite des optischen Fensters und darüber hinaus in die überwachte Förderrohleitung, sowie durch die Bestimmung der Rücksignalrate des sich aus der Abstandsmessung ergebenden reflektierten Rücksignals bestimmt.
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Die Auswertung und Gegenüberstellung der Messergebnisse dieser beiden Signalarten aus einem Messzyklus des TOF-Sensors liefern erfindungsgemäß eindeutige und auswertbare Rückschlüsse auf das Vorliegen einer Verschmutzung des optischen Fensters.
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Da die Wellenlänge des IR-Emitters (IR-Lasers) des TOF-Sensors auch im Empfindlichkeitsbereich des IR-Sensors des Funkenmeders liegt, können dort unerwünschten Störungen auftreten und zu Fehlalarmen führen.
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Daher erfolgt die Aktivierung von Messzyklen des TOF-Sensors erfindungsgemäß in aktiven Betriebsphasen des Funkenmelders, d.h. wenn sich der Funkenmelder 5 in einer Alarmphase oder im Testmodus befindet.
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Die Erfindung soll nun anhand einer Abbildung 1 und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
- 1 zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Funkendetektionseinrichtung 1, welche vorzugsweise in einem Gehäuse 12 untergebracht ist und ein optisches Fenster 9 aufweist. Die
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Funkendetektionseinrichtung 1 mit ihrem optischen Fenster 9 ist zur Beobachtung des Fördergutes 11 in die Wandung einer Förderrohrleitung 8 (Fördersystem) eingebaut und durchlässig für die durch Funken oder Glutnester einer Brandentstehung im Fördergut 11 emittierte elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarotbereich. Der erfindungsgemäße Verschmutzungssensor 2 umfasst einen TOF-Sensor 3 (Time-Of-Flight), welcher an einen Mikrokontroller 4 zur Steuerung und Auswertung der Messzyklen gekoppelt ist.
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Auch der Funkenmelder 5 ist zur Verarbeitung und Steuerung des Verschmutzungssensors 2 mit dessen Mikrokontroller 4 signaltechnisch verbunden.
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Wie erläutert, ist die Signalstärke der detektierten Infrarotstrahlung 7 des Funkenmelders 5 besonders von der Durchlässigkeit des vorgelagerten optischen Fensters 9 abhängig. Diese zu detektierende Infrarotstrahlung vermindert sich oder wird unbestimmt, wenn sich Staub-Ablagerungen als Verschmutzungsschicht 10 auf der Fensterrückseite 14 (Förderrohrseite) bilden. Art und Häufigkeit der Ablagerungen auf der Fensterrückseite sind natürlich auch abhängig von der Zusammensetzung und Art des Förderguts 11 und ggf. weiteren Parametern der Förderung, wie etwa deren Strömungsgeschwindigkeit.
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Durch den TOF-Sensor 3 wird erfindungsgemäß die absolute Entfernung des Sensors zur Verschmutzung 10 auf der Fensterrückseite 14 des optischen Fensters 9 gemessen, unabhängig vom Reflexionsgrad der Verschmutzung 10.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung wird die Erfindung in einem pneumatischen Fördersystem für brennbare Materialien (Fördergut 11) eingesetzt. Das Fördersystem mit Absauganlagen und einer Förderrohrleitungen 8 müssen mit Funkendetektionseinrichtungen 1 auf Funkenflug überwacht und durch Funkenlöschanlagen geschützt werden.
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Das in 1 dargestellte Fördersystem 8 umfasste eine Förderrohrleitung, dessen Fördergut aus brennbaren Materialien besteht und in der Regel einen Durchmesser bis zu 1600 mm aufweist.
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Zur Überwachung von Entstehungsbränden und Zündinitialen im Fördergut 11 werden, wie in der Praxis häufig ausgeführt, zwei Funkenmelder 5 gegenüberliegend in der Förderohrleitung 8 zur Überwachung des gesamten Rohrquerschnitts verbaut. Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Funktionalität der Funkenmelder 5 müssen Verschmutzungen 10 des optischen Fensters 9 sicher erkannt werden.
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Die sichere Verschmutzungserkennung erfolgt erfindungsgemäß durch den Einsatz der neuartigen Funkendetektionseinrichtung 1 mit einem Funkenmelder 5 und einem gekoppelten Verschmutzungssensor 2, welcher beim Vorliegen einer Verschmutzung eine Störungsmeldung, etwa über eine verbundene Funkenlöschzentrale angezeigt. Erfindungsgemäß wird in das Gehäuse 12 der Funkendetektionseinrichtung 1 neben einem Funkenmelder 5 ein Verschmutzungssensor 2 angeordnet und integriert. Sowohl Funkenmelder 5, wie auch der Verschmutzungssensor 2 sind daher in einem gemeinsamen Gehäuse 12 und hinter dem optischen Fenster 9 verbaut, sowie zum Daten- und Befehlsaustausch signaltechnisch miteinander verbunden.
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Der Verschmutzungssensor 2 ist dabei erfindungsgemäß als TOF-Sensor 3 ausgebildet, der über eine Schnittstelle mit einem Mikrokontroller 4 verbunden ist und gesteuert wird. Der Mikrokontroller 4 wiederum ist signaltechnisch mit dem Funkenmelder 5 zum Datenaustausch und zur Steuerung des TOF-Sensors 3 über eine Signalleitung 6 verbunden (1). Über die Signalleitung 6 werden etwa Status-Meldungen des Funkenmelders 5 an den Mikrokontroller 4 zur Aktivierung des TOF-Sensors 3 und Störungsmeldungen (Verschmutzungsmeldung) des Verschmutzungssensors 2 an den Funkenmelder 5 und ggf. an eine Funkenmeldezentrale übertragen.
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Das optische Fenster besteht vorzugsweise aus Glas oder Weißglas, dessen Durchlässigkeit für die Detektion von Infrarotstrahlung durch den Funkenmelder 5 und dem IR-Laser des TOF-Sensors optimiert ist.
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Wie in 1 dargestellt, sendet der TOF-Sensor 3 ein Laufzeitsignal 15 in Richtung optisches Fenster 9, welches an den Objekten im Strahlengang reflektiert wird und die Bestimmung der jeweiligen Entfernung durch ihre Abstandswerte als ersten Parameter erlaubt.
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Die Auswertung der Messergebnisse und Bestimmung der Abstandsparameter erfolgt im Mikrokontroller 4.
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Als Objekte im Strahlengang des TOF-Sensors 3 gelten im vorliegenden Fall die Oberflächen des optischen Fensters 9, dass zu überwachende Fördergut 11 und die gegenüberliegende Innenrohrwandung der Förderrohrleitung 8.
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Als zweiter, in die Signalauswertung zur Verschmutzungserkennung eingehender Parameter, wird ebenfalls aus den Laufzeitsignalen 15, deren Rücksignalrate in Form einer Amplitudeninformation generiert. Die Rücksignalraten bestimmen sich durch die Stärke oder Amplituden der von den Objekten reflektierten Laufzeitsignale. Die erfindungsgemäße Rücksignalratenmessung stellt also als Ergebnis die Amplitude des vom Objekt (Ziel, Verunreinigung) reflektierten IR-Signals dar und dient zur Unterscheidung der Bewertung der Ergebnisse der Abstandsmessungen.
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Die Gegenüberstellung beider Messinformationen, also Abstandswerte und Rücksignalrate, liefern dann erfindungsgemäß einen eindeutigen Nachweis, ob eine Verschmutzung des optischen Fensters 9 der Funkendetektionseinrichtung 1 vorliegt oder nicht.
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Hierdurch kann eine Verschmutzung der optischen Fenster 9 sicher und unabhängig vom detektierten Verschmutzungsmaterial erkannt werden.
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Erfindungsgemäß kommt ein TOF (Time of Flight) - Sensor in Form eines IC (integrierter Schaltkreis) zum Einsatz.
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Anstatt, wie in bekannten Messverfahren, die Entfernung durch Messen der vom Objekt reflektierten Lichtmenge, welche erheblich von Farbe und Oberfläche beeinflusst wird, abzuschätzen, werden die reflektierten Strahlen des IR-Lasers (IR-Emitter) des TOF-Sensor hinsichtlich ihrer Flugzeit ausgewertet, unabhängig vom Reflexionsgrad des Objekts. Unter Flugzeit wird die Zeitspanne verstanden, die das Licht benötigt, um zum Objekt (der Verunreinigung) zu gelangen und zum Sensor zurück zu spiegeln.
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In der hier verwendeten Ausführung beinhaltet der TOF-Sensor einen IR-Emitter mit den Wellenlängen 850 nm bzw. 940 nm, was einem Lasergerät der Klasse 1 entspricht und kompatibel mit der neuesten Norm IEC 60825-1: 2014 - 3. Ausgabe, sowie augensicher ist, eine IR Foto-Diode, eine Steuerungs- und Auswerteeinheit (Mikrokontroller) und eine Schnittstelle zu einem (externen) Mikrokontroller.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche die Merkmale der vorhergehenden Ausführungsform einschließt, wird auf konkrete Messverfahren Bezug genommen. Der Durchmesser der Förderrohrleitung 8 soll dabei 250 mm betragen.
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Hierbei liefert der TOF-Sensor 3 zwei Messwerte als auszuwertende Parameter, die Abstandsinformation (Abstand zum reflektierenden Objekt) und die Rücksignalrate (Amplitudeninformation) an den Mikrokontroller 4.
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Die Rücksignalratenmessung (Amplitudeninformation) wird erfindungsgemäß auch herangezogen, um zwischen Verschmutzung (konstantes Signal) und starker Beladung von Material, z.B. in Form von Holzstaub / -Späne (schwankendes Signal) im Überwachungsbereich der Förderrohleitung 8 zu unterscheiden.
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Dabei werden erfindungsgemäß folgende Messwerte ermittelt:
- - a) für eine leere Förderrohrleitung 8, Abstand zur gegenüberliegende Rohrwand,
- - b) für eine normale Beladung (Transport) der Förderrohrleitung 8 mit Fördergut 11, z.B. Holzstaub oder Späne,
- - c) für eine starke Beladung (Transport) mit Fördergut 11,
- - d) Verschmutzung auf dem optischen Fensters 9
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Rücksignalrate
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Bestimmung der Parameter der Rücksignalrate: Stabil und schwankend. Die Messergebnisse und Auswertung zu beiden Parametern sind in folgender Matrix dargestellt:
| Zustand im Strahlengang des TOF-Sensors | Abstand [cm] TOF-Sensor-Objekt | Rücksignalrate | Zustand Fenster |
| Leeres Rohr 8 Ø250mm, a) | /16 | Stabil | ok |
| Normale Beladung, b) | >> 0 / 11-13 | Stabil | ok |
| Starke Beladung, c) | > 0 / 2 | schwankend | ok |
| Verschmutzung Fenster 9, d) | 0 | Stabil | Verunreinigung |
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Der Zustand des optischen Fensters 9 ergibt sich aus der Kombination der Einzelwerte eines Messzyklus von Abstandswerten und Rücksignalrate.
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Danach führen Abstandswerte des TOF-Sensors 3 zur Fensterrückseite 14, welcher größer als 0 cm sind und gleichzeitig stabilen oder schwankenden Rücksignalraten zur Bewertung, das keine Verunreinigung vorhanden ist, während bei einem ermittelten Abstandswert von gleich 0 cm und einer stabilen Rücksignalrate eine Verunreinigung des Fensters 9 vorliegt.
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Mit dem TOF-Sensor 3 lassen sich in dieser Ausführung Entfernungen bis zu 2 m präzise bestimmen.
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Wird für das optische Fenster 9 beispielsweise ein etwa 6 mm starkes Glas verwendet, sind die absoluten Messwerte der Entfernungsmessung durch fehlendes Reflexionsvermögen eingeschränkt.
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Für die Beurteilung der Verschmutzung der Oberfläche des optischen Fensters ist dies aber nicht relevant, da der interessierende Abstands-Messbereiche sich im 1-stelligen cm-Bereich befindet und eine Verschmutzung sicher durch Anzeige der Entfernung von 0 cm erkannt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Verschmutzung nur punktuell oder/und in verschiedenen Bereichen des optischen Fensters 9 gemessen und deren Messergebnisse auf das ganze Fenster übertragen (extrapoliert).
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Die Erfahrung hat aufgrund der geringen Fensterfläche und der Strömungsverhältnisse in einem gattungsgemäßen Fördersystemen 8 gezeigt, dass Verschmutzungsschichten immer gleichmäßig auf der Oberfläche des optischen Fensters auftreten. Daher gehört es auch in Bereich der Erfindung, dass die beschriebene Verschmutzungserkennung auch anwendbar ist, wenn Funkenmelder 5 und Verschmutzungssensor 2 hinter getrennten optischen Fenstern 9 angeordnet werden.
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Diese beschriebenen Messergebnisse werden vom TOF-Sensor 3 und der implementierten Software des Mikrokontrollers 4 ausgewertet und an den Funkenmelder 5 der Funkendetektionseinrichtung 1 übertragen und angezeigt. Hieraus leiten sich bekannte Reinigungsmaßnahmen zur Wiederherstellung eines freien Strahlengangs und zum Weiterbetrieb der Funkendetektionseinrichtung 1 ab.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Verschmutzungssensor 2 zur Verschmutzungserkennung des optischen Fensters 9 der Funkendetektionseinrichtung 1 nur dann aktiviert und betrieben, wenn der Funkenmelder 5 aktiv ist, d.h. wenn der Funkenmelder 5 sich in einer Alarmphase oder im Testmodus befindet.
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Da sich die Wellenlänge des IR-Emitters des TOF- Sensors 3 etwa innerhalb des Empfindlichkeitsbereich vieler bekannter Funkenmelder 5 befindet, können unerwünschte Störungen in der Brandüberwachung auftreten, d.h. bei Betrieb des TOF-Sensors könnte der gegenüber verbaute Funkenmelder 5 durch die IR-Strahlung des TOF-Sensors getriggert werden und somit einen Fehlalarm auslösen.
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Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den TOF-Sensor 3 zur Verschmutzungserkennung nur in Selbsttestphasen (Test) eines Funkenmelders 5 bzw. im Alarmfall (Alarm) des Funkenmelders zu aktivieren.
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Hierdurch werden Fehlalarme des Funkenmelders 5 ausgeschlossen.
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Über eine oder mehrere die Signalleitungen 6 (1) erfolgen entsprechende Statusmeldungen eines Funkenmelders 5 an den Mikrokontroller 4 zur Steuerung und Aktivierung von Messzyklen zur Verschmutzungserkennung des TOF-Sensors 3.
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Unter einer Alarmphase ist die Erkennung von ausgesendeter Infrarotstrahlung durch Funken im Fördergut 11 von Förderanlagen 8 zu verstehen. Dabei wird ein Alarmsignal in Form eines 8 ms andauernden Impulses an die angeschlossene Funkenmeldezentrale gesendet. In diesem 8 ms Zeitfenster kann ein Impuls des IR-Emitters (IR-Laser) des TOF-Sensors den Funkenmelder 5 bzw. die Funkenmeldezentrale nicht beeinflussen.
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Unter dem Testmodus eines Funkenmelders 5 wird die Steuerung dessen optischen Sensors durch die Funkenmeldezentrale alle 4 Stunden mittels eines IR-Signals auf seine Funktionalität verstanden.
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Das Erkennen des IR-Signals quittiert der Funkenmelder 5 mit einem Alarmsignal in Form eines 8 ms andauernden Impulses an die Funkenmeldezentrale.
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In diesem 8 ms Zeitfenster kann ein Impuls des IR-Emitters (IR-Laser) des TOF-Sensors 3 den Funkenmelder 5 bzw. die Funkenmeldezentrale nicht beeinflussen und die erfindungsgemäße Verschmutzungserkennung des optischen Fensters 9 durchführen.
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Summarisch ist festzustellen, dass durch die beschriebene erfinderische Anwendung der TOF-Technik für Funkendetektionseinrichtungen 1 die ungenauen, nur auf den Reflexionsgrad der Verunreinigung beruhenden Messverfahren an Bedeutung verlieren.
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Die beschriebene Funkendetektionseinrichtung und das Verfahren zu deren Betrieb erlaubt den dauerhaft zuverlässigen Betrieb von Funkenlöschanlagen, da die Messbedingungen für die Funkenmelder im praktischen Einsatz an Förderrohrleitungen weitgehend gleichbleibend gehalten werden können, was besonders durch die rechtzeitige Detektion und Entfernung von Verschmutzungen durch anhaftende Stäube auf den optischen Fenstern der Sensoren erreicht wird.
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Dabei erlaubt der vorteilhafte Einsatz der TOF-Sensortechnik die sichere und zuverlässige Erkennung von Verschmutzungen, unabhängig von deren Materialzusammensetzung, da im Wesentlichen die Laufzeit des IR-Lasersignals zur Verschmutzung ausgewertet wird und nicht das von zahlreichen Materialeigenschaften abhängige Reflexionsvermögen der Verschmutzungen. Durch die vorliegende Erfindung werden unnötige Fehlalarme verhindert oder zumindest reduziert, sowie ein verbesserter unterbrechungsfreier Betrieb von Fördersystemen, insbesondere für brennbare Materialien ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Funkendetektionseinrichtung mit Verschmutzungserkennung
- 2
- Verschmutzungssensor (3 und 4)
- 3
- TOF-Sensor mit Steuerungs- und Auswerteeinheit
- 4
- Mikrokontroller (MK), Steuerung
- 5
- Funkenmelder, optische Sensoren (auch Brandmelder, Flammenmelder)
- 6
- Datenkanal, Signalleitung, Datenübertragung TOF-MK
- 7
- Infrarotstrahlung der Funken, Strahlengang von 5
- 8
- Fördersystem, Förderrohleitung oder Kanal, Überwachungsbereich
- 9
- optisches Fenster von 1
- 10
- Verschmutzungsschicht auf 9
- 11
- Fördergut, Zündinitiale (Überwachungsgut), brennbare Materialien
- 12
- Gehäuse von 1
- 13
- Fensterfrontseite von 9 (gegenüber TOF-Sensor)
- 14
- Fensterrückseite, Verschmutzungsseite von 9, Überwachungsseite
- 15
- TOF-Laufzeitsignal, Emission, Absorption
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017005386 A1 [0007]
- DE 112008001384 T5 [0012]
