DE2533382B1

DE2533382B1 - Verfahren und Einrichtung zur UEbertragung von Messwerten in einem Brandmeldesystem

Info

Publication number: DE2533382B1
Application number: DE2533382A
Authority: DE
Inventors: Peer Dr-Ing Thilo; Dipl-Ing Moser Otto Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-10-21
Also published as: SE7607936L; SE425334B; DE2533382C2; CH595671A5; ATA481276A; DK143921C; NL7608138A; DK143921B; FR2319167A1; IT1066803B; BE844457A; FR2319167B1; AT359878B; DK334876A; NL178198C; NL178198B

Description

ORIGINAL INSPECTED

von der Meldelinie elektrisch abgetrennt und dann in vorgegebener Reihenfolge in der Weise angeschaltet werden, daß jeder Melder nach einer seinem Meßwert entsprechenden Zeitverzögerung den jeweils nachfolgenden Melder zusätzlich an die Linienspannung anschaltet, und daß in der Auswerteeinrichtung die jeweilige Melderadresse aus der Zahl der vorhergehenden Erhöhungen des Linienstroms und der Meßwert aus der Länge der betreffenden Schaltverzögerung ermittelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert in den einzelnen Meldern nur einfache und billige Schaltungselemente. Ein großer Vorteil besteht darin, daß alle Melder identisch sein können, da die Melderadresse aus der Reihenfolge im Abfragezyklus gewonnen wird. Im Melder selbst ist also keine Adresseneinstellung und kein Abgleich erforderlich. Das Verfahren benötigt nur kurze Abfragezeiten; ein Ausfall oder eine Störung von Meldern kann in der Zentrale erkannt werden.

Während der Abschaltung der Linienspannung werden die einzelnen Melder zweckmäßigerweise durch jeweils einen Kondensator versorgt, der während des Anliegens der Linienspannung aufgeladen wird. Erfolgt dieses Aufladen jeweils beim Anschalten des einzelnen Melders im Abfragezyklus, so überlagert sich jeder Stromstufe eine zusätzliche Stromspitze, die durch den Ladezustand des Kondensators bedingt ist und um so größer wird, je langer der betreffende Kondensator von der Spannung abgetrennt war. Da diese Aufeinanderfolge von Stromspitzen in manchen Anwendungsfällen unerwünscht ist, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Leitungsspannung während der Abfragezeit verringert wird. Dabei muß sichergestellt werden, daß sich der Speicherkondensator des letzten Melders einer Linie nicht unter die verringerte Spannung an der Leitung entlädt. Erst nach Ende der Abfrage wird in diesem Fall die Spannung auf den vollen Wert erhöht, und erst dann beginnen sich alle Kondensatoren gleichzeitig vollzuladen.

Die Auswertung des stufenförmig ansteigenden Linienstroms kann in der Weise erfolgen, daß jede Stromänderung auf der Linie über einen Übertrager in einen Spannungsstoß umgewandelt und über einen Resonanzkreis einem Schwellwertschalter zugeführt wird, der daraus TTL-Signale für die weitere Verarbeitung bildet. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Brandschutzsystems mit zentraler Auswertung,

Fig.2 die Anordnung der Melder einer Linie bei Kettensynchronisation,

Fig.3 eine Schaltungsanordnung für einen Melder zur Anwendung der erfindungsgemäßen Analogwertübertragung,

Fig.4 den Spannungs- und Stromverlauf auf einer Meldelinie,

Fig.5 den Spannungs- und Stromverlauf auf einer Meldelinie bei verminderter Abfragespannung,

F i g. 6 eine Auswerteschaltung für mehrere Meldelinien.

Die F i g. 1 zeigt die allgemeine Konfiguration einer Brandschutzanlage, für die das erfindungsgemäße Übertragungsverfahren in Betracht kommt. Von einer Zentrale Z gehen mehrere Meldelinien (Zweidrahtleitungen) Li... L₁ aus. An diese Linien ist jeweils eine Anzahl von Feuermeldern M (Mu ■ ■ ■ Mj_n,) und Steuerorganen ST(STw usw.) angeschaltet. Von den Meldern M werden regelmäßig Meßwerte an die Zentrale Z übertragen; bei Bedarf werden Befehle von der Zentrale Z zu den Steuerorganen STgegeben. Eine gleichzeitige Übertragung der Meßwerte aller Melder einer Linie ist nicht erforderlich. Es genügt, die Meßstellen· in bestimmten Intervallen zu fragen. Somit genügt es auch, die einzelnen Linien L seriell hintereinander abzutasten.

In den einzelnen Meldern M ist nicht wie bei herkömmlichen Anlagen ein fester Ansprechschwellwert vorgesehen; vielmehr übertragen die Melder einer Linie nacheinander ihre Meßwerte in analoger Form zur Zentrale Z. In der Zentrale Zwird ein Mikroprozessor verwendet, der diese Meßwerte nach strengeren Kriterien prüft als nur nach dem Überschreiten eines festen Schwellwertes. Die Zahl der Fehlalarme kann damit gesenkt werden. Der höhere Aufwand für die zentrale Auswertung wird dabei dadurch kompensiert, daß der Mikroprozessor nicht nur die Meßwerte aller Melder einer Linie L nacheinander überprüft, sondern daß er auch hintereinander sämtliche Meldelinien L\ bis L/abfragt.

Die F i g. 2 zeigt die prinzipielle Anordnung der Melder einer Linie L bei der erfindungsgemäßen Meßwertübertragung mit Kettensynchronisation. An der Meldelinie L, die durch eine Zweidrahtleitung dargestellt wird, sind die einzelnen Melder seriell angeschaltet. Die Leitung wird mit einem Endglied, beispielsweise einem Widerstand Re, abgeschlossen. Im Ruhezustand sind die Schalter Su...St_n geschlossen, alle Melder M liegen an der Versorgungsspannung U. Zum Beginn einer Linienabfrage wird die Spannung jeweils kurzzeitig verändert bzw. abgeschaltet. Das bewirkt, daß die Kontakte Su ...S\_n geöffnet werden. Wird an die Leitung wieder die Normalspannung U angelegt, so beginnt im Melder Mu ein Zeitglied zu laufen, das nach der Zeit in den Schalter Su schließt und somit an den Melder Mu Spannung anlegt. Hier läuft derselbe Vorgang ab und so werden der Reihe nach alle Melder angeschaltet.

Die interne Schaltung des einzelnen Melders wird anhand von F i g. 3 gezeigt. An der Meldelinie L liegt der Meßwandler MW des betreffenden Melders. Dieser Meßwandler ist wie bei üblichen Feuermeldern aufgebaut, beispielsweise als Wärmedetektor, Ionisationsrauchdetektor oder als optischer Feuerdetektor. Er gibt seinen Meßwert in Form eines analogen Signals, beispielsweise als Spannung ab. Mit dieser Ausgangsgröße des Meßwandlers wird ein nachgeschaltetes Zeitglied Teingestellt. Das Zeitglied Tbeginnt zu laufen, sobald über die Meldelinie L Spannung an den betreffenden Feuermelder angelegt wird. Da zu Beginn der Abfrage jeweils die Spannung verändert oder abgeschaltet wird, ist für die Versorgung des Meßwandlers MW während dieser Zeit ein Kondensator Ci vorgesehen, der über eine Diode Dl an der Linie L liegt. Beim Wiederanlegen der Spannung an den ersten Melder der Linie beginnt also dessen Zeitglied T zu laufen und steuert nach einer Verzögerung, die der Meßgröße des Melders entspricht, den Transistor S durch. Damit wird die Spannung an den zweiten Melder der Linie gelegt, wie in Fig.2 gezeigt, und dessen Zeitglied Γ beginnt zu laufen. Auf diese Weise werden alle Melder der Linie nacheinander an die Spannung U angeschaltet.

Die Fig.4 zeigt den Spannungs- und Stromverlauf auf der Meldelinie. Gemäß Diagramm a) wird die Linienspannung U zum Zeitpunkt A abgeschaltet und zum Zeitpunkt B wieder eingeschaltet. Aus dem

Diagramm b) ist zu ersehen, daß ausgehend vom Zeitpunkt B auf der Leitung ein annähernd treppenförmiger Strom /fließt. Die Höhe der einzelnen Stufen /1, /2 usw. ist konstant, da die Stromaufnahme pro Melder von seinem Meßwert nahezu unabhängig ist. Die Länge der einzelnen Stufen in, tu usw. ist jeweils ein Maß für den Meßwert des zugehörigen Melders M. Da die Melder sich in der Reihenfolge ihrer Anordnung längs der Leitung zuschalten, kann durch Mitzählen der Stromstufen der Melder identifiziert werden.

Die zur Überbrückung des spannungslosen Zustands im Melder benötigte Energie muß aus einem Kondensator Cl (Fig.3) zur Verfügung gestellt werden. Bei Wiederkehr der normalen Spannung lädt sich der Kondensator wieder voll auf. Daher überlagert sich jeder Stromstufe in F i g. 4b) eine zusätzliche Stromspitze, die durch den Ladezustand des Kondensators bedingt ist und die um so größer wird, je später im Zyklus der betreffende Melder an die Linie angeschaltet wird. Diese Aufeinanderfolge von Stromspitzen ist jedoch für bestimmte Anwendungsfälle nicht erwünscht bzw. aufgrund von Postvorschriften nicht zulässig. Deshalb wird in diesen Fällen die Leitungsspannung während der Abfragezeit verringert. Gemäß F i g. 5 wird also die Spannung [/zum Zeitpunkt B nicht auf den vollen Wert U\ erhöht, sondern nur auf den geringeren Wert U₂. Dabei muß sichergestellt werden, daß sich der Speicherkondensator des letzten Melders einer Linie nicht unter diese verringerte Spannung U₂ an der Leitung entlädt. Erst nach dem Ende der Abfrage wird zum Zeitpunkt E die Spannung auf den vollen Wert U\ erhöht und erst jetzt beginnen sich alle Kondensatoren gleichzeitig vollzuladen. Es entsteht gemäß F i g. 5b) ein treppenförmiger Strom /, bei dem im Vergleich zu Fig.4b) die Stromspitzen bei jeder Stufe fehlen. Somit läßt sich in der Zentrale durch Wahl des Spannungsverlaufs die Einhaltung der erwähnten Bedingungen bestimmen, ohne daß in den Melder selbst eingegriffen werden muß. In den Fällen jedoch, in denen die Stromspitzen der einzelnen Stufen zulässig sind, wird man auch bei der Abfrage die volle Spannung anlegen, da dann eine höhere Störsicherheit gegeben ist.

Fig.6 zeigt schließlich eine Auswerteschaltung bei verringerter Abfragespannung. Eine Spannungsquelle Pi liefert die Leitungsspannung U\, eine zweite Spannungsquelle Pl die verminderte Abfragespannung Uz. An die Auswerteschaltung kann eine Anzahl von Linien Li... L₁ angeschlossen werden,die nacheinander abgefragt werden. Im Ruhezustand befinden sich die Umschalter SU in der Stellung 1 und legen somit die Leitungsspannung U\ an die einzelnen Meldelinien. Zu Beginn der Abfrage wird die Spannung für die entsprechende Linie abgeschaltet und der "Schalter SU ist also in Stellung 2. Danach wird der Schalter SU in die Stellung 3 gebracht und legt damit die verringerte Spannung U₂ an die Meldelinie L Im dargestellten Beispiel wird die Linie L₂ über den Schalter SU₂ abgefragt.

Die Primärwicklung ULI und ULI des Übertragers i/Z: ist symmetrisch auf Hin- und Rückleitung aufgeteilt. Eine Stromänderung in der Primärwicklung, die durch Zuschalten eines jeweils weiteren Melders entsteht, bewirkt am Ausgang der Sekundärwicklung UL3 einen Spannungsstoß. Sekundärseitig ist der Übertrager durch den Kondensator Cl auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt; außerdem wird er durch den Widerstand Rl sehr stark bedämpft. Somit ergibt sich das in F i g. 4c) gezeigte Ausgangssignal, das über die beiden Begrenzerdioden Dl und D3 einem Schwellwertschalter SWzugeführt wird, welcher daraus TTL-Signale für die weitere Verarbeitung bildet. Diese TTL-Impulse zur digitalen Weiterverarbeitung sind in Fig.4d) gezeigt. Die Impulsabstände entsprechen den Meßwerten der einzelnen Melder.

Nach Ende der Abfrage wird der Schalter SU wieder in die Stellung 1 gebracht, die Linie wird also auf die Leitungsspannung zurückgeschaltet. Anschließend wiederholt sich derselbe Vorgang bei der nächsten abzufragenden Linie.

Die Umschalter sind dabei als elektronische Schalter zu sehen, die vom Mikroprozessor gesteuert werden.

Dieselbe Auswerteschaltung kann auch für Abfrage bei unverminderter Spannung verwendet werden. In diesem Falle sind die Spannungen U\ und U₂ gleich groß.

Wird eine Abfrage mit verminderter Spannung nicht in Betracht gezogen, so kann zur Vereinfachung die Spannungsquelle Pl entfallen, die Primärwicklung des Übertragers UE wird symmetrisch in die beiden zu P\ führenden Leitungen gelegt. Bei Abfrage wird der Schalter für die entsprechende Linie kurzzeitig auf Stellung 2 (Spannung wird abgeschaltet), anschließend aber wieder auf Stellung 1 (volle Linienspannung) gestellt.

Die Abfragezeit pro Linie hängt von der Anzahl der angeschlossenen Melder, deren Meßwerten und den Bauteiletoleranzen ab. Die Bauteiletoleranz geht allerdings in die Abfragezeit nur durch ein additives Glied ein, da bei der Abfrage keine Zeitabstände zwischen den einzelnen Meldern vorhanden sind. Die Melderzahl pro Linie ist durch den maximal zulässigen Leitungsstrom, die Stromaufnahme eines Melders und die Dimensionierung des Durchschaltetransistors gegeben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Meßwerten in einem Brandmeldesystem, wobei die von einzelnen, kettenförmig an Meldelinien liegenden Feuermeldern ermittelten Meßwerte analog an eine zentrale Auswerteeinrichtung gegeben und dort zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn (A) eines jeden Abfragezyklus alle Melder durch eine Spannungsänderung von der Meldelinie (L) abgetrennt und dann in vorgegebener Reihenfolge in der Weise wieder angeschaltet werden, daß jeder Melder (M) nach einer seinem Meßwert entsprechenden Zeitverzögerung (tu, tu usw.) den jeweils nachfolgenden Melder (^zusätzlich an die Linienspannung anschaltet, und daß in der Auswerteeinrichtung (Z) die jeweilige Meldeadresse aus der Zafil der vorhergehenden Erhöhungen des Linienstroms und der Meßwert au., der Länge der betreffenden Schaltverzögerung abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Spannungsänderung auf der Meldelinie die Stromversorgung der einzelnen Melder jeweils durch einen Kondensator (Ci) erfolgt, der während des Anliegens der vollen Leitungsspannung (Ui) aufgeladen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils während der Melderabfrage eine verminderte Spannung (U₂) an die Meldelinie angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Anschaltung der einzelnen Melder verursachten Stromerhöhungen jeweils über einen Übertrager (UE) in einen Spannungsstoß und über einen Schwellwertschalter (SW)In Impulse umgewandelt werden.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Feuermeldern jeweils ein Zeitglied (T) vorgesehen ist, welches durch die Meßgröße des Meßwandlers (MW) steuerbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Feuermelder als Schalter ein vom Zeitglied (T) steuerbarer Transistor (S) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Feuermelder parallel zum Meßwandler (MW) ein über eine Diode (Di) an der Meldelinie liegender Kondensator (Ci) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Meldelinien zwei Spannungsquellen (Pi, P2) mit unterschiedlicher Spannung (Ui, U₂) vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abfrageeinrichtung für die Meldelinien einen Resonanzkreis (UL3, C2) enthält.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswertung der Stromsprünge auf den Meldelinien ein Schwellwertschalter (SW)vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Meßwerten in einem Brandmeldesystem, wobei die von einzelnen kettenförmig an Meldelinien liegenden Feuermeldern ermittelten Meßwerte analog an eine zentrale Auswerteeinrichtung gegeben und dort zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden.

Automatische Brandmeldeanlagen haben bisher den Nachteil, daß die Zahl der Fehl- und Täuschungsalarme im Vergleich zu den echten Alarmen relativ hoch ist. Mit wachsender Zahl von installierten Feuermeldern wächst auch die Absolutzahl dieser Fehl- und Täuschungsalarme, was zu einer Überlastung der Feuerwehr führen kann. Da eine Unterscheidung zwischen echtem Alarm und Fehlalarm nicht möglich ist, wird bei einem Überhandnehmen der Fehl- und Täuschungsalarme

u. U. auch einem echten Alarmfall nicht mehr die gebotene Aufmerksamkeit geschenkt.

Da bei einem herkömmlichen Melder, der lediglich ein binäres Ausgangssignal abgeben kann, eine Unterscheidung zwischen echtem Alarm und einem Fehl- bzw. Täuschungsalarm nicht möglich ist, wurde bereits vorgeschlagen, anstelle des binären Alarmsignals von jedem Detektor lediglich eine Meßkenngröße zu übertragen und die Alarmentscheidung in einer Zentrale vorzunehmen, wobei aus dem zeitlichen Verlauf der Meßgrößen mehrerer Detektoren und aus sonstigen logischen Erwägungen eine wesentlich präzisere Aussage über Störungsfall oder Alarmfall getroffen werden kann.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 10 127 ist z. B. ein integriertes Gefahrenmeldesystem bekannt, bei dem alle Meßsignale der Detektoren analog oder codiert einer Zentraleinheit zugeleitet werden und wobei ein Prozeßrechner die Signalverarbeitung vornimmt. Für die Übertragung der Meßwerte von den einzelnen Detektoren zur Zentraleinheit werden jedoch außer allgemeinen Hinweisen auf bekannte Übertragungsverfahren keine konkreten Möglichkeiten aufgezeigt. Die von anderen technischen Gebieten her bekannten Verfahren zur Datenübertragung wurden jedoch für die einzelnen Feuermelder einen unerschwinglich hohen Schaltungsaufwand erfordern.

In der deutschen Offenlegungsschrift 23 41087 ist eine automatische Brandmeldeanlage beschrieben, bei der ebenfalls die Brandkenngrößen der einzelnen Feuermelder analog einer Zentrale zugeleitet und dort ausgewertet werden. Zur Übertragung wird dort ein Frequenz-Multiplexverfahren angewendet; jedem MeI-der ist dabei ein definiertes Frequenzband zugeteilt, und der Meßwert kann durch Messung der genauen Frequenzlage innerhalb des entsprechenden Bandes bestimmt werden. Dieses Verfahren arbeitet mit relativ geringem Schaltungsaufwand, doch ist die Anzahl der Melder pro Linie durch die Breite des Frequenzbandes pro Melder, durch die Sicherheitsabstände zwischen zwei benachbarten Frequenzbändern und durch die

Bandbreite des Übertragungskanals begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Meßwertübertragung in Brandmeldeanlagen anzugeben, welches die obigen Nachteile vermeidet, in den einzelnen Feuerdetektoren nur einen geringen Schaltungsaufwand erfordert und eine zuverlässige Identifizierung der einzelnen Feuermelder gestattet. Dabei soll die Adresseneinstellung keine zusätzlichen Abgleicharbeiten im Melder erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu Beginn eines jeden Abfragezyklus alle Melder