DE19611161A1 - Schaltungsanordnung zum programmgesteuerten Überwachen und/oder Steuern einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage - Google Patents
Schaltungsanordnung zum programmgesteuerten Überwachen und/oder Steuern einer SicherheitsbeleuchtungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum programmgesteuerten
Überwachen und/oder Steuern einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 41 34 298 A1 bekannt.
Die bekannte Schaltungsanordnung weist eine Überwachungseinrichtung mit
einer daran angeschlossenen Unterstation auf. Die Überwachungseinrichtung
enthält für die Realisierung der Steuerungs- und Überwachungsfunktionen
der Sicherheitsbeleuchtungsanlage einen anwendungsspezifischen Schaltkreis
und zusätzlich einen Mikroprozessor. Im wesentlichen sind die
Arbeitsmöglichkeiten der Steuerung festgelegt und können nachträglich nur
in engen Grenzen durch ein Programm gestaltet werden. Möglichkeiten eines
Ausbaus des System, beispielsweise durch zusätzliche Leuchten, oder eines
Schutzes der elektrotechnischen Komponenten gegen Feuer werden nicht
angesprochen.
Aus der DE 43 18 364 A1 ist ebenfalls eine Schaltungsanordnung zur
Überwachung einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage bekannt. Jede Leuchte ist
an einer Peripheriebaugruppe angeschlossen, die Impulse senden und
empfangen kann.
Die Peripheriebaugruppen sind wiederum mit Sende- und
Empfangseinrichtungen verbunden, die von einer mit einem Mikroprozessor
ausgerüsteten Baugruppe Signale empfangen können. Eine Verbindung aller
vorgenannten Baugruppen für einen Datenaustausch und ein Schutz der
elektronischen Bauteile gegen Feuer sind nicht erwähnt.
Sicherheitsbeleuchtungsanlagen gewähren eine (zumindest vorübergehende)
Notbeleuchtung aus einer Batterie, wenn das Stromnetz ausgefallen oder
gestört ist. Sie dienen dem Schutz menschlichen Lebens auf Rettungswegen
und sind nach der Norm DIN VDE 0108 beispielsweise vorgeschrieben in
Arbeitsräumen mit besonderer Gefährdung, in Ausstellungsräumen,
Geschäftshäusern, Gasstätten und Hotels, in Großgaragen, Schulen und in
Hochhäusern.
Die Leuchten der Sicherheitsbeleuchtungsanlage lassen sich sowohl in
Dauerschaltung betreiben - d. h. die Leuchten werden bei ungestörtem
Netz über einen Dauerlichttransformator oder direkt über das Netz
gespeist - als auch in Bereitschaftsschaltung.
Im letztgenannten Fall sind die Leuchten bei ordnungsgemäßer
Netzversorgung ausgeschaltet und geben nur bei einer Netzstörung,
versorgt durch eine Batterie, Licht ab.
In dem Aufsatz
Scharf, Achim: Kommunikation über Klingeldrähte und Stromleitungen im Haus; VDI-Nachrichten, 16.04.1993 wird der grundlegende Aufbau eines Local Operating Networks (LON) beschrieben. Ein LON setzt sich aus verschiedenen, mit Mikroprozessoren ausgerüsteten Baugruppen, den Netzknoten, zusammen. Die Netzknoten können untereinander über ein gemeinsames Bussystem - beispielsweise realisiert durch Zweidrahtleitungen, Koaxialkabel oder durch das bestehende Stromnetz - Daten austauschen. Es lassen sich mehr als 30 000 Netzknoten miteinander über das Bussystem verbinden, ohne daß ein zentraler Server für das Gesamtnetz notwendig wäre. Die im LON realisierten Netzknoten übertragen Statusinformationen und Kommandos über das Netz. Jeder Netzknoten kann auf diese Informationen zugreifen und dadurch weitere Aktionen steuern.
Scharf, Achim: Kommunikation über Klingeldrähte und Stromleitungen im Haus; VDI-Nachrichten, 16.04.1993 wird der grundlegende Aufbau eines Local Operating Networks (LON) beschrieben. Ein LON setzt sich aus verschiedenen, mit Mikroprozessoren ausgerüsteten Baugruppen, den Netzknoten, zusammen. Die Netzknoten können untereinander über ein gemeinsames Bussystem - beispielsweise realisiert durch Zweidrahtleitungen, Koaxialkabel oder durch das bestehende Stromnetz - Daten austauschen. Es lassen sich mehr als 30 000 Netzknoten miteinander über das Bussystem verbinden, ohne daß ein zentraler Server für das Gesamtnetz notwendig wäre. Die im LON realisierten Netzknoten übertragen Statusinformationen und Kommandos über das Netz. Jeder Netzknoten kann auf diese Informationen zugreifen und dadurch weitere Aktionen steuern.
Jeder Netzknoten ist mit einem Neuron-Chip ausgerüstet, der die
Kommunikationsabwicklung und Datenspeicherung sichert und
Ein-/Ausgabekanäle bereitstellt. Die Programmierung der Software für das
LON läßt sich mit einem Personal Computer durchführen. Dieser ist über
eine mit einem Neuron-Chip ausgerüstete Baugruppe an das Bussystem
- und damit auch an das Netz - angeschlossen und bildet so einen
eigenen Netzknoten.
Als Beispiele für Nutzungen eines LONs im Wohnbereich sind die
Temperaturüberwachung zur gezielten Einschaltung eines Ventilators im
Sommer, die Steuerung einer Gegensprechanlage und eines Aufzugs in einem
mehrstöckigen Haus und ferner Nutzungen bei Heiz- und Lüftungssystemen,
Klimaanlagen, ferngesteuerten Dimmern für die zentrale Verstellung der
Beleuchtung sowie bei Sicherheits- und Alarmsystemen genannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum
Überwachen und/oder Steuern einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage zu
schaffen, die zum einen einfach und kostengünstig zur Anpassung an
nachträgliche Anforderungen beliebig nachrüstbar ist und bei der zum
andern die Steuerungs- und Überwachungselektronik auf kostengünstige
Weise gegen Feuer geschützt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung zum
programmgesteuerten Überwachen und/oder Steuern einer
Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach dem Anspruch 1 gelöst.
Mit dieser Schaltungsanordnung wird die Überwachung und Steuerung
dezentral über ein intelligentes Netz vorgenommen. Die Netzknoten sind
durch jeweils eine - mit mindestens einem Mikroprozessor ausgerüstete -
Baugruppe realisiert. Durch den Mikroprozessor in Verbindung mit weiteren
geeigneten elektronischen Baugruppen ist es möglich, Netzknoten zu
schaffen, die zwar mit den anderen für einen Datenaustausch gekoppelt
sind, aber trotzdem - unabhängig von den anderen Netzknoten - zumindest
einige (wichtige) Funktionen (autark) ausführen können.
Als ein Netz, in das die Netzknoten integriert sind, eignet sich
beispielsweise das weiter oben erwähnte Local Operating Network (LON).
Alle Netzknoten sind für einen Datenaustausch miteinander verbunden,
beispielsweise durch ein Bussystem. Jede Baugruppe muß einen Chip mit
einem Mikroprozessor enthalten, damit ein Datenaustausch zwischen den
möglicherweise unterschiedlich aufgebauten Baugruppen möglich ist. Bereits
auf dem Markt befindliche elektronische Geräte, beispielsweise Drucker
oder Personal Computer, lassen sich über den erwähnten, entsprechend
angepaßten Chip in das Netz einfügen, so daß auf diese Weise
unterschiedlich aufgebaute Netzknoten geschaffen werden.
Wenn die an den Netzknoten realisierten Funktionen auf das jeweils dort
benötigte Maß reduziert werden, wird der Geräteaufwand begrenzt, so daß
die elektronischen Komponenten platzsparend untergebracht werden können.
Durch den modularen Aufbau kann die Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach
und nach gemäß den (wachsenden) Anforderungen des Nutzers einfach und
kostengünstig ausgebaut werden.
Im Falle eines LONs ist eine besonders hohe Kommunikationssicherheit
gegeben, da die Steuer- und Überwachungsaufgaben sehr nahe an der
gewünschten Stelle verwirklicht werden können, beispielsweise an einer
Unterverteilung, die z. B. die Steuerung und Überwachung der
Sicherheitsleuchten einer Etage eines Gebäudes übernimmt. Die
Störanfälligkeit ist sehr gering, da jeder Netzknoten autark arbeitet und
daher auch bei Störungen der Verbindung (für den Datenaustausch)
zwischen den Netzknoten funktioniert. Der modulare Aufbau der
Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß sich
Sicherheitsbeleuchtungsanlagen zur Kosteneinsparung nur mit den
unbedingt erforderlichen Funktionen ausrüsten lassen. Das LON besitzt
keine Kapazitätsgrenze. Ein zusätzlicher Zentralrechner, der (als Server)
das Netz verwalten müßte, ist nicht erforderlich.
Bisherige Mikroprozessorsteuerungen benötigen eine Leitung für das
Bussystem, das den Datenaustausch zwischen den Netzknoten gewährleistet.
Mittels eines LONs lassen sich weitere Übertragungswege für die Daten
nutzen, beispielsweise das bestehende Niederspannungsnetz in Gebäuden. In
einem solchen Fall kann eine eigene Leitung für ein Bussystem entfallen.
Möglich ist außerdem ein Datenaustausch zwischen den Netzknoten durch
Infrarot- oder Funksignale.
Es können mehrere Sicherheitsbeleuchtungsanlagen ohne zusätzlichen
gerätetechnischen Aufwand miteinander vernetzt werden, beispielweise
Zentralbatterieanlagen mit Gruppenbatterieanlagen und
Einzelbatterieleuchten. An jeder Stelle dieses Gesamtnetzes lassen sich
(unter Zwischenschaltung des erwähnten Chips) Drucker, Personal Computer
(als eine Ein- und Ausgabeeinheit) und eine Servicestation anschließen.
Infolgedessen kann eine derartige vernetzte Anlage mit lediglich einem
Drucker oder einem Personal Computer auskommen. Der Computer kann an
einer beliebigen Stelle in das Netz integriert und folglich überall innerhalb
des betreffenden, mit der Sicherheitsbeleuchtungsanlage ausgerüsteten
Gebäudekomplexes aufgestellt werden. Die Sicherheitsbeleuchtungsanlage
kann eine Zentralbatterieanlage, eine Gruppenbatterieanlage oder ein
System von Einzelbatterieleuchten sein. Der Unterschied der beiden
vorgenannten Anlagen liegt in der Anzahl der angeschlossenen Leuchten
für die Sicherheitsbeleuchtung.
Für eine Eingabe- oder eine Ausgabeeinheit für die
Sicherheitsbeleuchtungsanlage kann ein eigener Netzknoten vorhanden sein.
Durch eine Aufteilung der Sicherheitsbeleuchtungsanlage in Teilsysteme ist
es möglich, nur einen Teil der Leuchten der Sicherheitsbeleuchtungsanlage
einzuschalten. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn nur in einem
Teil eines Gebäudes eine Netzstörung (beispielsweise durch einen
Kurzschluß) aufgetreten ist. Die unabhängig voneinander arbeitenden
Teilsysteme mit ihren Leuchten können bei einer Netzstörung entweder von
einer Zentralbatterieanlage oder von einer eigenen (dezentral arbeitenden)
Überwachungsbaugruppe auf Batteriebetrieb umgeschaltet werden. Ein
solches Teilsystem umfaßt beispielsweise die Sicherheitsbeleuchtung einer
gesamten Etage eines Gebäudes. Dieses Teilsystem ließe sich von einer
Unterverteilung versorgen.
Zur optimalen Installation und zum übersichtlichen und zweckmäßigen
Aufbau der gesamten Stromversorgung des Gebäudes sind derartige
Unterverteilungen, die von einer Hauptverteilung versorgt werden,
zweckmäßig. Die Unterverteilungen speisen direkt die angeschlossenen
Leuchten der Sicherheitsbeleuchtungsanlage; in ihnen werden spezielle
Funktionen (Schalthandlungen und Überwachungen) vorgenommen, die weiter
unten noch ausführlich erläutert werden. Derartige Unterverteilungen
lassen sich mittels eines LONs sehr platzsparend ausführen. Es ist daher
nicht erforderlich, für die Unterverteilung - zur Erfüllung von
Brandschutzbestimmungen - einen eigenen fest gemauerten Raum mit einer
Brandschutztür vorzusehen. Durch die Unterbringung der Unterverteilungen
in feuerfesten Gehäusen können sie in der Nähe der zugehörigen
Teilsysteme montiert werden; dadurch wird die Länge der zu verlegenden
Kabel erheblich reduziert.
Je nach länderspezifischen Bauordnungen, den Vorschriften zum
Brandschutz und der Verwendung der Gebäude werden spezifische
Anforderungen an die Beständigkeit gegenüber Feuer
(Feuerwiderstandsklasse) gestellt. Diese Anforderungen lassen sich durch
ein feuerfestes Gehäuse - anstelle eines eigenen Raumes - erfüllen.
Die Sicherheitsbeleuchtung läßt sich mittels der Unterverteilungen gezielt
in denjenigen Etagen (unabhängig von den anderen Etagen) einschalten, in
denen eine Netzstörung aufgetreten ist. Mit Hilfe eines Personal Computers,
der an das Netz angeschlossen ist und einen eigenen Netzknoten bildet,
können besonders einfach (über ein laufendes Programm) Eingaben
vorgenommen und aus einer Überwachung hervorgehende Werte angezeigt
werden.
Mit Hilfe der Visualisierung lassen sich zum schnelleren Auffinden etwaige
Störungen und ausgefallene Leuchten räumlich darstellen, beispielsweise
auf einem eingeblendeten Grundriß.
Gemäß der Ausführungsform nach dem Anspruch 2 weist die
Schaltungsanordnung zum einen einen Ladegleichrichter auf, der für die
Aufladung und die Ladungserhaltung der Batterie sorgt, und zum andern
einen Netzknoten, der den Ladegleichrichter steuert und/oder überwacht.
Die Überwachung und Steuerung des Ladegleichrichters bezieht sich
beispielsweise auf die richtige Einstellung der Ladeerhaltungsspannung und
des zugehörigen Stromes oder der Ladespannung und des Ladestromes im
Anschluß an einen Netzausfall.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang eine Schnelladung der Batterie im
Anschluß an eine Netzstörung. Dazu wird die Batterie zunächst unmittelbar
nach Netzwiederkehr mit erhöhter Ladespannung aufgeladen. Nach Erreichen
eines voreingestellten Wertes für die Batteriespannung oder nach Ablauf
einer voreingestellten Ladezeit wird eine niedrigere Spannung für eine
Ladeerhaltung eingestellt. Die Schnelladung kann durch den Netzknoten
gesteuert werden.
Die Funktionen der Sicherheitsbeleuchtungsanlage lassen sich durch
einzelne Netzknoten realisieren, dabei ist es auch möglich, daß in einem
Netzknoten mehrere Funktionen realisiert sind. Es ist damit eine
stufenweise Erweiterung des Netzes um zusätzliche Funktionen besonders
einfach möglich.
Wenn nach Anspruch 4 in der Unterverteilung nur diejenigen Steuerungs- und
Überwachungsfunktionen realisiert sind, die für das zugehörige
Teilsystem der Sicherheitsbeleuchtungsanlage erforderlich sind, kann die
Unterverteilung besonders platzsparend ausgeführt werden. Sie läßt sich
dann leicht in einem kleinen feuerfesten Gehäuse (Schrank) unterbringen.
Gemäß Anspruch 5 werden alle diejenigen Netzknoten innerhalb des
feuerfesten Gehäuses untergebracht, die weder eine Signalgebung betreffen,
beispielsweise in Form einer Sirene oder einer Warnblinklampe, noch eine
Eingabe von Daten, beispielsweise in Form einer Tastatur; diese
Funktionen lassen sich nämlich durch Netzknoten realisieren, die außerhalb
des Gehäuses angebracht werden.
Das Gehäuse läßt sich also derart gestalten, daß nur kleine und schmale
Durchbrüche für wenige Kabel (für die Spannungsversorgung und das
Bussystem) vorhanden sind.
Die Hauptfunktionen können durch Netzknoten realisiert werden, die im
Gehäuse gegen Feuer gesichert sind.
Selbst wenn die nach außen aus dem Gehäuse herausführende Leitung des
Bussystems durch einen Brand zerstört ist, können die Hauptfunktionen
weiterhin ausgeführt werden.
Eigene Brandschutzmaßnahmen für das Bussystem sind folglich nicht
unbedingt erforderlich.
Gemäß Anspruch 6 können die elektronischen Baugruppen der Netzknoten
und die von den Netzknoten gesteuerten und/oder überwachten Schalter
innerhalb des feuerfesten Gehäuses der Unterstation durch zusätzliche
Maßnahmen thermisch geschottet werden. Dadurch wird ein besonders hoher
Brandwiderstand erreicht: das Gehäuse sorgt in erster Linie für
mechanische Stabilität und für einen Schutz vor Flammen; die zusätzliche
thermische Isolierung erhält - bei einem Brand im Gebäude - die
Funktionstüchtigkeit der elektronischen Bauteile und der Schalter. Als
Maßnahme zur thermischen Schottung eignet sich beispielsweise ein
besonders gut (innerhalb des äußereren Gehäuses zusätzlich eingebautes)
wärmeisoliertes Gehäuse, in dem sich die elektronischen Bauelemente und
die Schalter befinden. Die elektronischen Bauelemente (einschließlich des
Mikroprozessors) eines Netzknotens lassen sich - in an sich bekannter
Weise - auf einer Leiterplatte unterbringen.
Den Schaltern der Netzknoten sind Sicherungen zuzurechnen. Aus den
vorstehenden Ausführungen wird klar, daß die thermisch zu schottenden
Elemente nur eine geringe Ausdehnung haben. Wichtige Grundfunktionen der
Sicherheitsbeleuchtung bleiben somit auch im Falle eines Brandes
ausführbar.
Besonders vorteilhaft im Hinblick auf einen Brandschutz ist es, wenn alle
Netzknoten der Sicherheitsbeleuchtungsanlage in Unterverteilungen
realisiert werden, die in feuerfesten Gehäusen untergebracht sind.
Günstig ist eine automatische Überprüfung der Leuchten der
Sicherheitsbeleuchtungseinrichtung mittels mindestens eines Netzknotens.
In einem solchen Fall muß kein umständlicher Kontrollgang von
Überwachungspersonal vorgenommen werden. Selbst eine tägliche
Überprüfung ist somit einfach durchzuführen.
Zusätzlich ist möglich, daß gemäß Anspruch 9 eine Baugruppe, die
beispielsweise einen eigenen Netzknoten bildet, Ergebnisse der Überprüfung
speichert.
Wenn ein Netzknoten einen Drucker enthält, ist es möglich, daß Ergebnisse
der Überprüfungen als Protokoll gespeichert werden, so daß eine
ordnungsgemäße Dokumentation von (vorgeschriebenen) Kontrollen der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage (für den Fall rechtlicher
Auseinandersetzungen) möglich ist.
Es ist von Vorteil, gemäß Anspruch 13 einen Netzknoten vorzusehen, der
den Betriebszustand der Batterie überwacht und Störungen im Stromkreis
der Batterie erfaßt. Als Batterie eignet sich beispielsweise eine
Hintereinanderschaltung mehrerer Akkumulatoren.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der durch einen Netzknoten die
Entladespannung der Batterie überwacht wird und bei Unterschreiten eines
vorgegebenen Wertes ein Abschalten der an die Batterie angeschlossenen
Leuchten hervorgerufen wird. Ein derartiger Tiefentladeschutz bietet den
Vorteil, daß die Leuchten (zur Schonung der Batterie) ausgeschaltet
werden, wenn beispielsweise ein Wert von 1,7 V/Zelle bei einer Bleibatterie
und ein Wert von 0,96 V/Zelle bei einer Nickel-Cadmium-Batterie
unterschritten wird. Derartige Batterie sind aus mehreren Zellen
zusammengesetzt.
Günstig ist eine Ausführungsform, bei der mindestens ein Netzknoten die
Spannung an dem Netzknoten zugeordneten Verbrauchern erfaßt. Bei
Unterschreiten eines Grenzwertes spricht eine Umschalteinrichtung an, die
eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und den an die
Umschalteinrichtung angeschlossenen Leuchten der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage bewirkt. Auf diese Weise werden bei einem
Kurzschluß an einem Verbraucher die Leuchten an die Batterieversorgung
gelegt.
Zur Energieeinsparung ist es sinnvoll, daß gemäß Anspruch 17 mit Hilfe
eines Netzknotens in Dauerlichtschaltung betriebene Leuchten der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage zeitabhängig oder in Abhängigkeit von der
Stärke des einfallenden Tageslichts automatisch ein- und abgeschaltet
werden.
Es ist möglich, daß mindestens eine Baugruppe einen Lüfter zur Belüftung
der Batterie während und/oder nach einem Ladevorgang einschaltet.
Während eines Ladevorganges entsteht unter Umständen explosives
Wasserstoffgas, welches vorteilhafterweise mit Hilfe eines Lüfters
fortgeblasen wird.
Die Sicherheitsbeleuchtungsanlage kann so ausgelegt werden, daß die
Leuchten nur zu bestimmten Zeiten, in denen eine Notbeleuchtung
überhaupt sinnvoll ist, (im Falle einer Netzstörung) auf eine
Batterieversorgung umschaltbar sind, beispielsweise eine Zeitlang nach der
Betätigung eines Treppenhauslichtschalters oder nach der Betätigung eines
Lichtschalters für die allgemeine Raumbeleuchtung oder nur während der
Einschaltzeit einer Raumbeleuchtung. Damit soll vermieden werden, daß die
Sicherheitsbeleuchtung aus der Batterie gespeist wird, obwohl sich niemand
in den Räumen aufhält.
Es kann auch an mindestens einen Netzknoten ein Bewegungsmelder
geschaltet sein, der dafür sorgt, daß nur bei einem Ansprechen des
Bewegungsmelders die Leuchten der Sicherheitsbeleuchtungsanlage bei einer
Netzstörung auf eine Batterieversorgung umschaltbar sind.
Dann werden die Leuchten - im Falle einer Netzstörung - nur dann auf
die Batterieversorgung umgeschaltet, wenn eine Person in dem betreffenden
Gebäude ist.
Schließlich ist es möglich, daß an mindestens einen Netzknoten der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage ein Außen- oder ein Innenlichtsensor
geschaltet ist und daß nur bei Unterschreiten eines vorbestimmten Wertes
für die von dem Sensor erfaßte Lichtstärke Leuchten der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage bei einer Netzstörung auf eine Versorgung
über die Batterie umschaltbar sind.
Es ist vorteilhaft, daß durch mindestens einen Netzknoten eine
Isolationsüberwachung zwischen Masse und Plus- und Minuspol in dem
Verbrauchernetz der Sicherheitsbeleuchtung automatisch durchgeführt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand dreier
Zeichnungen, aus denen sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben,
näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine zentrale Überwachungsbaugruppe
einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage,
Fig. 2 eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit drei Teilsystemen und
Fig. 3 eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit zwei Unterverteilungen
und mehreren Kommunikationsbaugruppen.
Eine Sicherheitsbeleuchtungsanlage nach Fig. 1 weist Netzknoten (1) mit
daran angeschlossenen Leuchten in Bereitschaftsschaltung (BS) und in
Dauerschaltung (DS) auf.
Die Leuchten in Bereitschaftsschaltung (BS) sind nur dann eingeschaltet,
wenn die Netzversorgung gestört ist, während die anderen Leuchten auch
bei vorhandener Netzversorgung Licht abgeben.
Die Netzknoten (1) sind elektronische Baugruppen mit eigener Intelligenz.
Sie übernehmen insbesondere die Überwachung der angeschlossenen
Leuchten und der Spannungen. Dazu sind sie mit einem Chip ausgerüstet,
der einen Mikroprozessor enthält und einen Knoten eines Local Operating
Network (LON) bildet. Den Netzknoten (1) ist eine Umschalteinrichtung (2)
mit Netzvorrangschaltung vorgeschaltet.
Die Umschalteinrichtung (2) ermöglicht, gesteuert von den Netzknoten (1),
den Wechsel zwischen Netz- und Batteriebetrieb der Leuchten zu Beginn
und am Ende einer Netzstörung.
Eine aufladbare Batterie (3) - als Zentralbatterie der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage - weist mehrere in Reihe geschaltete Zellen
auf, die zusammen eine Spannung von ca. 230 V zur Verfügung stellen. Die
Batteriespannung und der Batterieladekreis werden über ein Steuersystem
(4) überwacht, das ähnlich wie die Netzknoten (1) einen Chip (C) enthält,
der einen weiteren Knoten des LONs darstellt. Die Überwachungs- und
Steuerungsfunktionen der gesamten Sicherheitsbeleuchtungsanlage werden
über dieses mit Eingabetasten und einer Anzeige ausgestattete
Steuersystem (4) programmiert.
An das Steuersystem (4) ist ein Modem angeschlossen, so daß
(ausgewählte) Störungsmeldungen über das Telefonnetz an eine
Überwachungsstation in der Ferne übermittelt werden können
(Störfernmeldungen).
Eine Netzstörung, die das Einschalten der Leuchten der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage hervorruft, liegt zum einen vor, wenn die
Netzversorgung ausfällt, und zum andern, wenn die Verbraucherspannung
sinkt, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses im Verbraucher.
Über das Steuersystem (4) wird daher die Verbraucherspannung überwacht.
Zusätzlich wird der Verbraucherstrom gemessen.
Ein Ladegleichrichter (5) versorgt die Zentralbatterie.
Dazu wird der Zentralbatterie bei ungestörtem Netz eine geringe
Ladespannung (beispielsweise 2,23 V/Zelle bei Bleibatterien und
1,40 V/Zelle bei Nickel-Cadmium-Batterien) zugeführt. Nach Beendigung
einer Netzstörung wird zur raschen Aufladung der mehr oder weniger stark
entleerten Zentralbatterie auf Starkladung umgeschaltet (beispielsweise
2,4 V/Zelle bei Bleibatterien und 1,55 V/Zelle bei
Nickel-Cadmium-Batterien).
Eine Störung des Ladegleichrichters (5) und die Stärke des Ladestroms
werden dem Steuersystem (4) übermittelt.
Die Zentralbatterie ist mit der Umschalteinrichtung (2) verbunden. In der
Verbindungsleitung wird von dem Steuersystem (4) im Falle einer
Netzstörung der Entladestrom erfaßt und überwacht.
Bei einer Netzstörung werden bei Erreichen eines Wertes von 0,96 V/Zelle
bei einer aus NiCd-Zellen bestehenden Zentralbatterie bzw. eines Wertes
von 1,7 V/Zelle bei einer aus Pb-Batterien bestehenden Zentralbatterie die
Leuchten abgeschaltet (Tiefentladeschutz).
Nach Netzwiederkehr werden stets die in Dauerschaltung (DS) betriebenen
Leuchten auf Netzbetrieb umgeschaltet und die in Bereitschaftsschaltung
(BS) arbeitenden Leuchten abgeschaltet. Dabei beginnt die Starkladung der
Zentralbatterie.
Eine Schaltung (6) für eine Phasenüberwachung überprüft die Netzspannung
in den drei Phasen, und mit Hilfe eines Umschalters für eine
Phasenauswahl wird im Falle einer Störung - soweit möglich - eine
Verbindung der Sicherheitsbeleuchtungsanlage zu derjenigen Phase des
Netzes hergestellt, bei der eine ungestörte Netzspannung anliegt. Über
Kabel wird die Wechselspannung der Phase sowohl an den Ladegleichrichter
(5) geführt als auch - über die Umschalteinrichtung (2) - an die in
Dauerschaltung (DS) betriebenen Leuchten.
Ein Lüfter (7) bläst während der Dauer einer Starkladung bis zum Ablauf
von einer Stunde danach über die Zellen der Zentralbatterie, damit sich
kein explosives Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff bilden kann. Eine
Störung des Lüfters (7) wird dem Steuersystem (4) gemeldet.
Fig. 2 veranschaulicht die wesentlichen Elemente einer
Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit drei Teilsystemen mit jeweils einer
elektronischen Umschalteinrichtung (8, 9, 10). Die Umschalteinrichtungen
(8, 9, 10) bilden Netzknoten des LON.
Für jedes Stockwerk eines Gebäudes ist jeweils ein Teilsystem vorgesehen.
Die zugehörigen Umschalteinrichtungen (8, 9, 10) übernehmen auf dem
ihnen zugeordneten Stockwerk die Überwachung und Steuerung von
Leuchten (15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage, insbesondere
sorgen sie bei einer Netzstörung für die Umschaltung auf eine Versorgung
aus einer Zentralbatterie. Im Keller befindet sich eine Gebäudeeinspeisung
(11) für die Netzspannung, welche über einen Gleichrichter an die
Zentralbatterie geführt ist (wie in Fig. 1 dargestellt). Von der
Gebäudeeinspeisung (11) führt ein Kabelstrang in die einzelnen Stockwerke,
in denen jeweils eine Abzweigung (12, 13, 14) für die Versorgung der
angeschlossenen Verbraucher vorhanden ist.
Die Abzweigungen (12, 13, 14) mit den ihnen zugeordneten
Umschalteinrichtungen (8, 9, 10) bilden drei Unterverteilungen der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage.
An die Umschalteinrichtungen (8, 9, 10) sind Leuchten (15, 16, 17) der
Sicherheitsbeleuchtung angeschlossen, die bei Störung der Netzversorgung
von der Zentralbatterie versorgt werden und damit eine Notbeleuchtung
sicherstellen. Es können an jede Umschalteinrichtung (8, 9, 10) mehrere
Leuchten (15, 16, 17) angeschlossen sein.
Die Umschalteinrichtungen (8, 9, 10) ermöglichen - im Falle einer
Netzstörung - einen Wechsel auf Batteriebetrieb. Ferner enthalten sie
Einrichtungen zur automatischen Überprüfung der angeschlossenen Leuchten
(15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage auf Funktionstüchtigkeit.
Wenn die Netzversorgung nur in einem einzigen Stockwerk gestört ist,
beispielsweise durch einen Kurzschluß, wird auch nur in dem betreffenden
Stockwerk durch die zugehörige Umschalteinrichtung (8, 9, 10) auf
Batteriebetrieb umgeschaltet. Jedem Stockwerk ist also ein Tellsystem der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage zugewiesen. An die Umschalteinrichtung (10)
im obersten Stockwerk ist zusätzlich ein Personal Computer (PC)
angeschlossen, der einen eigenen Netzknoten des LON bildet. Das LON
erlaubt den Anschluß des Personal Computers (PC) an einen beliebigen
Netzknoten.
Im Keller sind in der Nähe der Gebäudeeinspeisung (11) in einem
Schaltschrank verschiedene elektronische Baugruppen (18, 19, 20, 21) als
Netzknoten des LON verknüpft. Die Baueinheiten (18, 19, 20, 21) dienen
der Bedienung, der Überwachung, der Anzeige und dem Speichern der
Ergebnisse der Überwachung. Dabei ist jeder Baugruppe (18, 19, 20, 21),
und damit jedem Netzknoten, eine dieser Funktionen zugeordnet. Weitere
Funktionen lassen sich durch beliebig viele an das LON anschließbare
zusätzliche Baugruppen realisieren. Nicht dargestellt ist ein Anzeigemodul,
das im Erdgeschoß in einem Pförtnerraum als eigene Baugruppe angebracht
ist und die Betriebszustände "Störung", "Batteriebetrieb" und "Netzbetrieb"
anzeigt.
So kann jederzeit zentral beobachtet werden, ob in der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage eine Störung aufgetreten ist, ob Leuchten
gerade von der Zentralbatterie gespeist werden oder ob ein ungestörter
Netzbetrieb vorliegt.
Eine umfassende Anzeige der Betriebszustände ist am angeschlossenen
Personal Computer (PC) möglich, in dem ein Programm läuft, mit dem auch
Parameter der Sicherheitsbeleuchtungsanlage (im Sinne einer Bedienung)
verstellt werden können.
In Fig. 3 ist eine Zentralbatterieanlage (22) zu sehen, mit der zwei
Unterverteilungen (23 24) zu einem LON verbunden sind. Diese
Unterverteilungen können mittels eines LONs so platzsparend ausgeführt
werden, daß sie in einem feuerfesten Gehäuse untergebracht werden
können.
Die Zentralbatterieanlage (22) weist als einen Netzknoten eine zentrale
Überwachungseinheit (25) für einen zentralen Schaltschrank und die
Leuchten der Sicherheitsbeleuchtung auf.
Die Zentralbatterieanlage (22) wird über eine komfortable, einen weiteren
Netzknoten bildende Bedieneinheit (26) programmiert. Die Programmierung
betrifft beispielsweise die Auswahl der Größen und der Grenzwerte, die mit
der Sicherheitsbeleuchtungsanlage überwacht werden sollen. Eine
Druckerschnittstelle (27) der Zentralbatterieanlage (22) ermöglicht den
Anschluß eines Druckers für die Ausgabe von Überwachungsergebnissen.
Zusätzlich sind in der Zentralbatterieanlage (22) fünf Netzknoten (28, 29,
30, 31, 32) für die Leuchtenüberwachung untergebracht.
Alle Netzknoten sind an ein gemeinsames Bus-System (33) angeschlossen.
Mit diesem Bus-System sind ferner insgesamt sechs weitere
Überwachungsbaugruppen (34, 35, 36, 37, 38, 39) verbunden, die
gleichmäßig auf die beiden Unterverteilungen (23, 24) aufgeteilt sind.
An der Unterverteilung (23) ist ein Netzknoten mit einer
Druckerschnittstelle (40) angebracht, an der ein Drucker (41)
angeschlossen ist. An dem Bus-System (33) befindet sich zusätzlich ein
Netzknoten mit einem damit verbundenen Personal Computer (PC). Es
handelt sich um einen Arbeitsplatz für die Anzeige von
Überwachungsergebnissen und die Bedienung der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage.
Ferner ist an dem Bus-System (33) eine PC-Schnittstelle (42) vorhanden,
an der ein weiterer Personal Computer (43) angeschlossen ist, der für die
Verbindung zur Gebäudeleittechnik (Klima, Lüftung, Sanitäranlagen)
eingesetzt wird. Auch diese PC-Schnittstelle (42) bildet einen eigenen
Netzknoten.
Ferner gibt es an dem Bus-System (33) eine RS232-Schnittstelle (44) und
eine Schnittstelle (45) mit potentialfreien Kontakten. An beide
Schnittstellen (44, 45) ist gemeinsam eine zentrale Steuerungseinheit (ZLT)
für die Gebäudeleittechnik angeschlossen.
Schließlich weist das Bus-System (33) ein Modem (46) auf, mit Hilfe dessen
Daten über das Telefonnetz und ein weiteres Modem (47) an einen daran
angeschlossenen Personal Computer (48) übermittelt werden.
Alle genannten, an das Bus-System (33) angeschlossenen elektronischen
Baugruppen weisen einen Neuron-Chip auf, der in der Fig. 3 jeweils als
ein kleines, unmittelbar mit dem Bus-System (33) verbundenes Rechteck
dargestellt ist, und bilden damit Netzknoten des LONs.
Claims (28)
1. Schaltungsanordnung zum programmgesteuerten Überwachen und/oder
Steuern einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage mit
- 1 einer elektronischen Einrichtung, die
- 1.1 einen Mikroprozessor enthält, und mit
- 2 einer Batterie, die
- 2.1 bei einer Netzstörung die Spannungsversorgung für die Leuchten (15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage übernimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält
- 3 Netzknoten mit jeweils mindestens einem Mikroprozessor,
- 3.1 wobei die Netzknoten für einen Datenaustausch untereinander zu einem Netz gekoppelt sind und
- 3.2 dieses Netz durch weitere, jeweils einen Mikroprozessor enthaltende Netzknoten beliebig erweiterbar ist, ohne daß für die Erweiterung eine schaltungstechnische Anpassung der Netzknoten des bestehenden Netzes erforderlich ist, und
- 4 mindestens ein Teilsystem mit
- 4.1 einer Unterverteilung (23, 24) mit
- 4.1.2 einer Umschalteinrichtung (2) für einen Wechsel zwischen Netz- und Batteriebetrieb der an ihr angeschossenen Leuchte(n) (15, 16, 17) und mit
- 4.1.3 einer elektronische Baugruppe,
- 4.1.3.1 durch die zumindest eine Steuerungsfunktion für die Umschalteinrichtung realisiert wird und die
- 4.1.3.2 mindestens einen Mikroprozessor, welcher Bestandteil eines Netzknotens des Netzes ist, enthält, wobei
- 4.1 einer Unterverteilung (23, 24) mit
- 5 die Unterverteilung (23, 24) in einem Gehäuse eingebaut ist,
- 5.1 welches vorgebbare Anforderungen an eine Beständigkeit gegen Feuer erfüllt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung einen Ladegleichrichter (5) für die
Aufladung und die Ladungserhaltung der Batterie (3) enthält und daß
dieser Ladegleichrichter (5) von mindestens einem Netzknoten
gesteuert und/oder überwacht wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle Steuerungs- und Überwachungsfunktionen durch Netzknoten
(18, 19, 20, 21) realisiert sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Unterverteilung nur diejenigen Steuerungs- und
Überwachungsfunktionen mittels mindestens eines Netzknotens
realisiert sind, die für das zugehörige Teilsystem erforderlich sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnete
daß nur diejenigen Steuerungs- und Überwachungsfunktionen einer
jeden Unterverteilung, die eine Signalisierung optischer oder
akustischer Art oder eine Dateneingabe betreffen, außerhalb des
Gehäuses der jeweiligen Unterverteilung realisiert sind und daß mit
dem Innern des Gehäuses eine Verbindung für eine Datenübermittlung
besteht.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronischen Bauelemente der Netzknoten einer
Unterverteilung und die von diesen Netzknoten gesteuerten und/oder
überwachten Schalter innerhalb des Gehäuses durch zusätzliche
Maßnahmen thermisch geschottet sind.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle Steuerungs- und Überwachungsfunktionen der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage durch Netzknoten realisiert sind, die
Bestandteile von Unterverteilungen (23, 24) sind und daß jede
Unterverteilung (23, 24) in einem Gehäuse eingebaut ist, welches die
vorgebbaren Anforderungen an eine Beständigkeit gegen Feuer erfüllt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung einen Netzknoten enthält, welcher einer
automatischen Überprüfung von Leuchten (15, 16, 17) für die
Sicherheitsbeleuchtung auf ihre Funktionsfähigkeit dient.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Netzknoten Ergebnisse der Überprüfung speichert.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Netzknoten einen Druck er enthält, der die Ergebnisse der
Überprüfung druckt.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung bei ungestörtem Netz nur von einer
Netzphase des Versorgungsnetzes versorgt wird, daß mindestens ein
Netzknoten alle Netzphasen auf eine Netzstörung überprüft und,
erforderlichenfalls durch Umschalten, dafür sorgt, daß auch im Falle
einer Netzstörung in einer oder in zwei Netzphasen die Versorgung
der Schaltungsanordnung stets über eine nicht gestörte Netzphase
erfolgt.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten im Anschluß an eine Netzstörung nach
Netzwiederkehr eine rasche Ladung der Batterie (3) mit erhöhter
Ladespannung veranlaßt und daß nach Erreichen eines
voreingestellten Wertes für die Batteriespannung oder nach Ablauf
einer voreingestellten Ladezeit eine niedrigere Spannung für eine
Ladeerhaltung eingestellt wird.
13. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten den Betriebszustand der Batterie (3)
überwacht und Störungen im Stromkreis der Batterie (3) erfaßt.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten während einer Versorgung der
Leuchten (1, 15, 16, 17) aus der Batterie (3) die Entladespannung der
Batterie (3) überwacht und bei Unterschreiten eines vorgegebenen
Wertes ein Abschalten der von der Batterie (3) versorgten Leuchten
(1, 15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage bewirkt.
15. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten die Spannung an dem Netzknoten
zugeordneten Verbrauchern erfaßt und daß bei Unterschreiten eines
Grenzwertes die Umschalteinrichtung (2) anspricht, die eine
elektrische Verbindung zwischen der Batterie (3) und den an die
Umschalteinrichtung (2) angeschlossenen Leuchten (1) der
Sicherheitsbeleuchtungsanlage bewirkt.
16. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch mindestens einen Netzknoten im Falle einer Netzstörung
eine Ausgabe von mindestens einer akustischen und/oder optischen
Störungsmeldung bewirkt wird.
17. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe mindestens eines Netzknotens in Dauerlichtschaltung
(DS) betriebene Leuchten (1) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage
zeitabhängig oder in Abhängigkeit von der Stärke des einfallenden
Tageslichts automatisch ein- und abgeschaltet werden.
18. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten einen Lüfter (7) zur Belüftung der
Batterie (3) während und/oder nach einem Ladevorgang einschaltet.
19. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch mindestens einen Netzknoten die Spannung an mit der
Batterie (3) verbundenen Unterverteilungen (8, 9, 10, 23, 24) erfaßt
wird und daß bei Unterschreiten eines Grenzwertes in mindestens
einer Unterverteilung (8, 9, 10, 23, 24) eine Umschalteinrichtung der
betreffenden Unterverteilung(en) (8, 9, 10, 23, 24) selbsttätig auf
Batteriebetrieb umschaltet.
20. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Leuchten (1, 15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtung durch
mindestens einen Netzknoten nach der Betätigung eines
Treppenhauslichtschalters oder eines Lichtschalters für die allgemeine
Raumbeleuchtung nur während der Einschaltzeit oder für die Dauer
einer vorbestimmten Zeitspanne bei einer Netzstörung auf eine
Versorgung über die Batterie (3) umschaltbar sind.
21. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einem Netzknoten ein Bewegungsmelder geschaltet
ist und daß nach einem Ansprechen des Bewegungsmelders die
Leuchten (1, 15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage nur
während einer vorbestimmten Zeitspanne bei einer Netzstörung auf
eine Versorgung über die Batterie (3) umschaltbar sind.
22. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einem Netzknoten ein Außen- oder ein
Innenlichtsensor geschaltet ist und daß nur bei Unterschreiten eines
vorbestimmten Wertes für die von dem Sensor erfaßte Lichtstärke
Leuchten (1, 15, 16, 17) der Sicherheitsbeleuchtungsanlage bei einer
Netzstörung auf eine Versorgung über die Batterie (3) umschaltbar
sind.
23. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch mindestens einen Netzknoten in dem Verbrauchernetz der
Sicherheitsbeleuchtung eine Isolationsüberwachung zwischen Masse
und Plus- und Minuspol automatisch durchgeführt wird.
24. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Netzknoten eine Schnittstelle der
Gebäudeleittechnik ist.
25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnittstelle eine RS232-Schnittstelle ist.
26. Schaltungsanordnung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnittstelle eine V24-Schnittstelle ist.
27. Schaltungsanordnung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schnittstelle durch potentialfreie Kontakte gebildet ist.
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