DE2638529A1

DE2638529A1 - Ueberwachungs-und alarmverfahren und -vorrichtung zur unfallverhuetung

Info

Publication number: DE2638529A1
Application number: DE19762638529
Authority: DE
Inventors: Toshihide Nakamura; Shinichi Ogura; Mitsuru Saito
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd; RIKEN KEIKI FINE INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd; RIKEN KEIKI FINE INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1977-03-10
Also published as: IT1066426B; GB1556062A; NL7609588A; BR7605636A; FR2322411B1; FR2322411A1; GB1556061A

Description

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TELEFON. (089) 663197, 663091 - 92 D-8000 MÜNCHEN 90 DRESDNER BANK MÜNCHEN 3914975

TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN 1J-8UUU MUWtHEK JU BLZ 70080000

POSTSCHECK: MÜNCHEN 162147 -Γ ~1

Sumitomo Chemical Company, Ltd.,
Osaka, Japan und

Riken Keiki Pine Instrument Co., Ltd., Tokyo, Japan

UNSERZEICHEN: München, den 2 6. Aug. J976

BETRIFFT:

Überwachungs- und Alarmverfahren und -vorrichtung zur Unfallverhütung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Gebiets bzw. einer Fläche auf Gefahrenzustände und insbesondere eine Überwachungs- und Alarm(gabe)-vorrichtung in einer Leitungsschleifenanlage.

Bei einer bisher verwendeten Überwachungs- und Alarmvorrichtung für die Unfallverhütung sind Gefahrendetektoren, die über die zu überwachenden Flächen verteilt sind, radial mit einer zentralen Überwachungsstation verbunden, um getrennt und einzeln Informationen bezüglich Gefahrenzuständen an die zentrale Überwachungsstation bzw. Überwachungszentrale zu liefern und dadurch eine zentralisierte Gefahrenüberwachung zu bieten. Eine diesbezügliche Information kann ein Signal, welches das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Zustands angibt, oder ein Signal (Analogsignal) sein, welches den Verlauf des Zustands anzeigt. Die bei dieser bekannten Vor-

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richtung erforderliche Gesamtlänge des Kabels vergrößert sich dabei entsprechend der Zahl von Detektoren im Überwachungsgebiet, woraus sich erhöhte Anlagenkosten ergeben.

Eine andere bekannte Leiturjsschleifenanlage für die Unfallverhütung verarbeitet andererseits nur Alarmkontakt-Ausgangssignale der im Überwachungsbereich angeordneten Detektoren, so daß sie zwar einen abnormalen Zustand festzustellen, nicht jedoch den tatsächlichen Status des zu überwachenden Bereichs zu bestimmen vermag, weil die übertragenen Daten auf EIN/AUS-Signale beschränkt sind. Infolgedessen ist diese bisher angewandte Leitungsschleifenanlage einer wesentlichen Einschränkung bezüglich der Funktion der Überwachungs- und Alarmvorrichtung unterworfen.

Die bekannte Leitungsschleifenanlage ist auch mit dem erheblichen Nachteil behaftet, daß sie nicht in der Lage ist, das Auftreten des abnormalen Zustande vorherzubestimmen und den Status sowie die Veränderlichen aufgrund einer Vielzahl von Daten zu überwachen, weil sie keine Analogdaten zu handhaben vermag, welche den Status bzw. Zustand des Überwachungsbereichs wiedergeben.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Vermeidung der den bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art anhaftenden Mängel und Nachteile durch Schaffung eines verbesserten Überwachungsund Alarmverfahren sowie einer entsprechenden Vorrichtung.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Fern-Endeinheiten (remote terminal units), von denen jeweils eine für jede oder

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mehrere Gefahrendetektorschaltungen (oder Detektoren) vorgesehen ist, unter Bildung von Verzweigungen an eine Leitungsschleife angeschlossen, die in Ringform von einer Überwachungszentrale ausgeht, um die Informationen bezüglich des Gefahrenzustands über die Leitungsschleife an der überwachungszentrale zu erfassen. In jeder Fern-Endeinheit ist je ein unabhängig von einem Überwachungszyklus der Überwachungszentrale betätigbarer Analog/Digital-Wandler vorgesehen, so daß die jeweils den betreffenden Status oder Zustand angebenden Analogsignale von einem oder mehreren Gefahrendetektoren in eine digitale Form umgewandelt werden.

Zur Verkürzung der für die Datenübertragung erforderlichen Zeit und zur Senkung der Kosten pro Meßstelle in der Fern-Endeinheit sind die Gefahrendetektoren erfindungsgemäß in Gruppen angeordnet, die jeweils mehrere Gefahrendetektorschaltungen umfassen; dabei wird ein Stapelverarbeitungs- und Blockdatenübertragungssystem verwendet, und ein gepuffertes (Daten-)Verarbeitungssystem für einer Analog/Digital-Umwandlung unterworfene. Daten (wobei die Fern-Endeinheit den Vorgang der Analog/Digital-Umwandlung bei Eingang eines Datenübertragungsbefehls von der Uberwachungszentrale unterbricht und die einer Analog/Digital-Umwandlung unterworfenen Daten als Blockdaten überträgt) ist zur Milderung der Erfordernisse bezüglich der Verarbeitungsgeschwindigkeit im Analog/Digital-Wandler eingesetzt. Die Blockdaten und die jeder Fern-Endeinheit zugeteilten Adressenkode werden über die Leitungsschleife auf Zeitteilbasis in Abhängigkeit von einem Befehl von der zentralen Überwachungsstation übertragen. Wenn die von den Blockdaten gefblgten Adressenkodes anschließend zurückübertragen werden, werden die Empfangs/Sende-Kabelanschlüsse der Leitungsschleife entgegengesetzt geschaltet, und der Adressenkoden wird erneut übertragen.

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Erfindungsgemäß können die anzuschließenden oder zu verlegenden Kabel wesentlich kürzer sein als bei der bisher verwendeten Vorrichtung, so daß die. Kosten für die Verdrahtung gesenkt werden können. Gleichzeitig können Überwachungsdichte und -leistung beträchtlich verbessert werden.

Zudem kann die Zahl der Meßstellen durch einfache Zuweisung des Adressakodes ohne weiteres erweitert werden, ohne daß hierfür wesentliche Änderungen der Vorrichtung erforderlich wären. Diese Vorrichtung eignet sich daher besonders für die Überwachung beispielsweise einer großen Fabrikanlage, einer Tankanlage,von Hochdruckreaktoranlagen, einer Kompressoroder dgl. Anlage usw., wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung kostensparender aufgebaut sein kann als die bisher verwendete Vorrichtung.

Da außerdem die Detektorsignale in der Überwachungszentrale erfaßt werden, wird die Gesamtüberwachung einer großen Fläche oder einer Werksanlage vereinfacht, und die Überwachungsleistung bzw. -fähigkeit kann durch Aufteilen der Überwachungsgrößen erheblich vergrößert werden. Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich somit im Vergleich zur bekannten Vorrichtung beträchtlich erweitern.

Der Detektor kann ein temperaturmessendes Element, etwa ein Thermoelement oder ein temperaturempfindlicher Widerstand, ein Druckgeber eines Bourdon-Röhrensystems oder eines Spannungsmessersystems, ein Strömungsmengen- und Füllstandgeber eines Differenzdrucksystems oder ein Füllstandmelder mit statischer Kapazität sein, um Temperatur, Druck, Strömungsmenge oder Füllstand zu messen. Diese verschiedenen Arten von Meßfühlern, die jeweils verschiedene Erscheinungen von Gefahrenzuständen feststellen, können je nach dem zu überwachenden Zustand als Gruppe von Meßfühlern zusammengefaßt sein, die jeweils an

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die Endkontrolleinheiten (terminal control units) angeschlossen sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer in einer Leitungsschleifenanlage angeordneten Überwachungs- und Alarmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild einer Fern-Endeinheit gemäß Fig. 1 nebst angeordneten E&ektoren,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Gasleckagedetektoren als Meßfühler bzw. Detektoren vorgesehen sind,

Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild einer Fern-Endeinheit gemäß Fig. 5 und

Fig. 5 ein detailliertes Blockschaltbild der Überwachungszentrale gemäß Fig. 3·

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Da hierbei ein Mikrorechner mit einer Wortlänge von .12 Bits verwendet wird, wird ein Analogsignal zu einem Digitalsignal mit 8 Bits umgewandelt. Für die einwandfreie Arbeitsweise der Überwachungs- und Alarmvorrichtung kann ein Digitalsignal von 8 bis 12 Bits angemessen sein.

In Fig. 1 sind mit JA, JB ... JN ferngelegene bzw. Fern-Endeinheiten bezeichnet, die in Sektoren des zu überwachenden Bereichs angeordnet sind. Detektoren 132A, 132B ... 132M, 142A,

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142B ... 142M und 1N2A, 1N2B ... 1N2M sind an den Meßstellen angeordnet und mit den Endeinheiten verbunden. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Leitungsschleife 2, eine Datenübertragungs-Steuereinheit 3°°j eine zentrale Überwachungs- und Alarmvorrichtung 1', eine Datenverarbeitungseinheit 4io, eine Alarmdatenanzeigeeinheit 42o, eine Ausdruckeinheit 4jo, eine Speichereinheit 44o und eine Eingabe/Ausgabekonsole 45o. De]i bei der dargestellten Ausführungsform verwendete Datenverarbeitungseinheit 42ο ist mit Datenübertragungs-Verarbeitungsfunktion (Datenübertragungsprüfung und -erfassung) und Datenverarbeitungsfunktion entsprechend einem in der Speichereinheit 44o gespeicherten Programm versehen. Die Punktion der Einheit 41 ο und der Speichereinheit 44o kann von einem üblichen Klein- bzw. Mikrorechner übernommen werden. Von den Detektoren 132A, 132B ... 1J2M erfaßte Analogsignale werden in den Fern-Endeinheiten JA, j5B ... ^N periodisch in 8-Bit-Datensignale umgewandelt. Auf jeweilige Anforderung durch die Steuereinheit 300 in vorgegebenen Zeitintervallen werden die Daten von den den jeweiligen Endeinheiten zugeordneten Detektoren jeweils zu einem Datenblock zusammengefaßt, der dann über die Leitungsschleife 2 - auf ein Adressensignal für die End-Steuereinheit folgend - zur Datenübertragungs-Steuereinheit J5oo übertragen wird.

Die Datenübertragungs-Steuereinheit 300 vergleicht das empfangene Adressensignal mit dem übermittelten Adressensignal, wobei sie dann, wenn der Vergleich Koinzidenz ergibt, bestimmt, daß das richtige Signal empfangen wurde, und den nach dem Adressensignal übertragenen Datenblock als Meßsignal für die betreffende Adresse zur zentralen Überwachungs- und Alarmvorrichtung 1' übermittelt.

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Die Datenverarbeitungseinheit 4io zerlegt den übertragenen Datenblock in 8-Bit-Signale, und sie prüft gleichzeitig anhand von die Charakteristika der Daten wiedergegebenen Informationen, ob die Datenübertragung richtig erfolgt ist oder nicht.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Doppelübertragungs-Prüfsystem verwendet, in welchem die Daten normalerweise für die gleiche Adresse zweimal ausgelesen und diese Daten miteinander verglichen werden, um zu bestimmen, ob es sich um die richtigen Daten handelt, was nur dann der Fall ist, wenn dieser Vergleich Koinzidenz ergibt.

Wenn die Daten beim Vergleich nicht miteinander koinzidieren, wird die Steuereinheit j5oo angewiesen, die gleiche Adresse erneut auszulesen. Dieser Vorgang wird bis zu drei Mal wiederholt, und wenn das Auslesen der richtigen Daten bei drei Wiederholungen nicht erreicht wird, wird vorausgesetzt, daß eine Störung in der Steuereinheit 500 vorliegt; die Stelle der Störung wird dann angezeigt und ausgedruckt.

Die Störungen bei der Datenübertragung lassen sich allgemein in zwei Kategorien einordnen:

1. Störung in der Leitungsschleife

2. Störung in der Datenübertragungs-Steuereinheit und/oder in der Endsteuerschaltung 600.

Pur die erstgenannte Störung ist zusätzlich ein nicht dargestellter Leitungsschleifen-Schaltkreis zur Peststellung der Störung in der Leitungsschleife und zum Umschalten der Übertragungseinrichtung in dieser von einer Richtung im Uhrzeigersinn auf eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn

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oder umgekehrt vorgesehen, um als Behebungsmaßnahme für Störungen in der Leitungsschleife deren Verwendung im wesentlichen in einer Doppelbetriebsart zuzulassen.

Zur Behebung der zweitgenannten Störungsart kann das erwähnte Doppelübertragungs-Prüfsystem benutzt werden.

Die Datenverarbeitungseinheit 4io bewirkt drei Überwachungsarten (Vorhersage, Warnung und Alarm) für die ermittelten bzw. Meßsignale von den jeweiligen Detektoren durch Vergleichen der Meßsignale mit einem Signal, das für eine vorbestimmte, in der Speichereinheit 44o gespeicherte Überwachungsgröße repräsentativ ist. Zur Feststellung eines abnormalen Zustande zu einem frühen Zeitpunkt ist die Einheit 4io mit einer speziellen Datenverarbeitungsfunktion zur Ableitung einer bestimmten Statusveränderlichen (z.B. wird ein Gesamt-WärmeÜbergangskoeffizient, U = f (T₁, T₂ T_n), von den durch

Wärmefühler oder Thermoelemente festgestellten Temperaturen T₁, Tp ... T_n erhalten) aus den Meßdaten oder einer Ä'nderungsrate einer bestimmten Veränderlichen zur Verbesserung der Überwachungsdichte versehen.

Wenn ein abnormaler Zustand festgestellt wird, wird eine Bedienungsperson durch die Alarmdaten-Anzeigeeinheit und die Ausdruck-einheit 4^o von diesem Zustand unterrichtet, und die zum Zeitpunkt des abnormalen Zustands vorliegenden Daten werden in der Speichereinheit 44o gespeichert. Wenn das System so ausgelegt ist, daß die Bedienungsperson den vorhandenen bzw. Ist-Wert der Adresse von der Eingabe/Ausgabe-Konsole 45o bestätigt, können die Meßdaten in der Anzeigeeinheit 42o wiedergegeben werden.

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Pig. 2 veranschaulicht den Aufbau der End-Steuereinheit JA₃ die eine Station 500 für die Leitungsschleife, eine Datenübertragung-Endsteuerschaltung 600, einen Analog/ Digital-Wandler 7oo zur Verarbeitung von 8-Bit-Signalen, einen Multiplexer 800 zum Umschalten der Meßsignale von den betreffenden Detektoren, eine Programmsteuerschaltung 900, Meßschaltungen I00A, I00B ... I00M für die einzelnen Detektoren sowie der End-Steuereinheit zugeordnete Detektoren 132A, 1^2B ... 1^2M aufweist.

Jeder Detektor bewirkt seine Messung unabhängig von den anderen Detektoren,- und er enthält sein eigenes Justierelement zur Ermöglichung einer Null- und Bereichseinstellung für jeden Meßpunkt.

Die Programmsteuerschaltung 900 läßt den Multiplexer 800 sequentiell die Analogsignale von den jeweiligen Detektoren abtasten, den Wandler 7oo die Signale in 8-Bit-Datensignale umwandeln und den Pufferspeicher die Signale speichern. Wenn ein Adressensignal zur Adressierung der Fern-Endeinheit 3A von der zentralen Datenübertragungs-Steuereinheit 3oo über die Leitungsschleife 2 empfangen wird, vergleicht die Endsteuerschaltung 6oo das empfangene Adressensignal mit dem der End- oder Anschlußsteuereinheit J5A zugeteilten Soll-Adressensignal, und wenn der Vergleich Koinzidenz ergibt, befiehlt die Schaltung 600 die Unterbrechung der Analog/Digital-Umwandlung zur Programmsteuerschaltung 900, um die Übertragung der vorbestimmten Daten zur Datenübertragungs-Steuereinheit ^oo zuzulassen. Die letzten fünf Daten, die in Digitalform umgewandelt wurden, werden im Anschluß an den der Fern-Endeinheit JA zugeteilten Adressenkode als Datenblock über die Leitungsschleife 2 zur Datenübertragungs-Steuereinheit Joo übertragen.

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Zur Vermeidung einer Fehlereinführung während der Datenübertragung enthält das zur Zentralstation übermittelte Datensignal zusätzlich zu Start- und Stoppbits ein Paritätsbit und ein Total- bzw. Gesamtbit. Alle diese Bits werden bei der Fehlerprüfung für die Datenübertragung benutzt.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von Gasleckdetektoren, die sich für eine zentralisierte Überwachungsanlage für Gasleckage bzw. -undichtigkeit eignet.

Bei der dargestellten Ausführungsform liegen zur Vereinfachung der Beschreibung ein Adressen- und ein Datenkode für eine Meßstelle in fester Bitlängenkonfiguration vor. Die erfindungsgemäße Anlage umfaßt allgemein eine zentrale Überwachungsstation bzw. -zentrale 1, eine Übertragungsleitung 2, die in einem auf Gasundichtigkeit zu überwachenden Gebiet verlegt ist, mehrere Fern-Endeinheiten J>h - jJN zur Bedienung jeweils einer oder mehrerer Gasleck-Meßstellen und mehrere Gasmeßabschnitte 4A - 4N zur Gasfeststellung.

Die Überwachungszentrale 1 umfaßt eine Adressenkode-Generatorschaltung 1o zur Lieferung und Übertragung von Adressenkoden, eine Empfangsschaltung 2o zur Empfangen der Adressenkode und der von den Endeinheiten J>k - ^N zurückübermittelten Blockdaten, eine Empfangsfehler-Prüfschaltung J5o zur Prüfung des zurückübertragenen Adressenkodes und der Blockdaten, einen Schaltkreis 5o zum Umschalten der Richtung des Signalstroms über die Übertragungsleitung 2 und eine Schalterbetätigungsschaltung 4o zur Betätigung des Schaltkreises 5o in Abhängigkeit vom Ergebnis der Empfangsfehlerprüfung.

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Die Übertragungsleitung 2 weist eine verdrallte Doppelen leitung mit Ubertragungs- bzw. Sendeleitung· 71 und 72 auf, wobei sie mit den verschiedenen Fern-Endeinheiten 3A - 3N verbunden ist. Die Leitungen 71 und 72 bilden Schleifen mit Schleifenenden 71A, 7IZ bzw. 72A, 72Z, die an Schalter 51 und 52 des Schaltkreises 50 der Überwachungszentrale 1 angeschlossen sind.

Die Endeinheiten J>k - JN sind jeweils ähnlich aufgebaut, so daß im folgenden nur die Einheit Jk näher erläutert wird. Diese Einheit umfaßt eine Empfangsschaltung 80 zu Abnahme des Adressenkodes von der Zentrale 1, eine Rückübertragungs-Steuereinheit I00 zur Feststellung der Koinzidenz des Adressenkodes für Steuerung oder Regelung, eine Rückübertragungsschaltung 9o zur Rückübermittlung des Adressenkodes der Fern-Endeinheit ~$k und der Blockdaten zur Zentrale 1, eine Datenregister- schaltung Ho zur vorübergehenden Speicherung des Adressenkodes und der Blockdaten für die Rückübertragung, Verstärkerschaltungen 131A - 131M zur Verstärkung der Signale vom Gasmeßabschnitt 4a und einen Analog/Digital-Abtast- bzw.-Abgreifwandler 12o zur Analog/Digital-Umwandlung der Signale von den Verstärkern 1j51A - 13IM bei gleichzeitigem Abtasten derselben.

Die Gasdetektor- bzw. -meßabschnitte ²I-A - 4N enthalten jeweils einen oder mehrere Gasdetektoren. Beispielsweise enthält der Abschnitt hk die Gasdetektoren 1}2A _ 132M.

Die Fig. 4 und 5 sind detaillierte Blockschaltbilder der erfindungsgemäßen Anlage, wobei Fig. 4 die Fern-Endeinheit und Fig. 5 die Überwachungszentrale veranschaulicht,

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Im folgenden ist anhand von Fig. 4 die Umwandlung der Gasmeßinformation bei der dargestellten Ausführungsform beschrieben.

In dem auf Gasundichtigkeirfc zu überwachenden Bereich sind ein oder mehrere Gasdetektoren 1J52A - 132M des Gasdetektorabschnitts 4a um die Fern-Endeinheit JA herum angeordnet. Die gemessenen Analogströme, die den gemessenen Gaskonzentrationen proportional sind, werden zur Verstärkung zu den Verstarkerschaltungen 1^1 A - 131Mder Endeinheit JA geleitet. Die Verstarkerschaltungen 1^1 A - 1^1 M erfüllen die Funktionen der Null- und Bereichseinstellung der Gasdetektoren 1;52A - I32M des Gasmeßabschnitts 4A, und sie leiten die von den Gasdetektoren 1^2A - 1^2M ermittelten Gaskonzentrationssignale richtig zur abtastenden Analog/ Digital-Wandlerschaltung 12o der Endeinheit J5A weiter.

Die Wandlerschaltung 12o weist einen Multiplexer zum Abtasten oder Abgreifen der Verstarkerschaltungen I3IA 131M auf, wobei die durch den Multiplexer abgerufenen Analogsignale durch eine Analog-Digital-Wtndlerschaltung in Digitalkode umgewandelt werden.

Die abtastende Wandlerschaltung 12o führt die Analog/ Digital-Umwandlung kontinuierlich und asynchron mit der Operation der Rückübermittlung des Adressenkodes und der Blockdaten bei Eingang des Adressenkodes von der Überwachungszentrale 1 durch. Die Digitalkode, die von der Analog/Digital-Umwandlung der den von den Gasdetektoren I32A - 1;52M des Meßabschnitts 4A gemessenen Gaskonzentration proportionalen Analogsignale erhalten werden, werden reihenweise in einem Blockdatenregister 112 der Datenregisterschaltung Ho in der Fern-Endeinheit JA

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gespeichert. Der Inhalt des Registers 112 wird bei jeder abtastenden Analnog/Digital-Umwandlung auf den neuesten Stand gebracht.

Wenn der Adressenkode von .der Uberwachungszentrale 1 empfangen wird, wird die Datenübertragung vom abtastenden Wandler 12o derjenigen Endeinheit J>k - j5N, welche dem eingegangenen Adressenkode entspricht, zur Datenregistrier schaltung 11o unterbrochen, und der Inhalt der Schaltung 11o wird gespeichert, bis der Adressenkode und die Blockdaten zurückübertragen worden sind.

Die Datenregister schaltungen 11o der Einheiten j5A handhaben bzw. verarbeiten die Digitalkode,, die den von den Gasdetektoren 1J2A - 1^2M des Meßabschnitts 4A gemessenen Gaskonzentrationen entsprechen, als Reihe von Blockdaten.

Im folgenden ist nunmehr die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Pig. 4 und 5 erläutert.

Zur Verdeutlichung der folgenden Beschreibung seien zunächst zwei logische Gatter definiert.

Ein ODER-Glied 66 führt eine ODER-Funktion durch, wenn eines seiner beiden Eingangssignale oder beide Eingangssignale einen niedrigen Pegel besitzen. Ein UND-Glied bewirkt eine UND-Funktion, wenn seine beiden Eingangssignale gleichzeitig einen niedrigen Pegel besitzen.

Gemäß Fig. 5 erzeugt eine Einzelimpuls-Generatorschaltung 12 einen Einzelimpuls in Abhängigkeit von einem Taktimpuls von einem Oszillator 11 einer Adressenkode-Generatorschaltung

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1o der Überwachungszentrale 1 und von einem Steuersignal des ODER-Glieds 61. Der Einzelimpuls von der Schaltung 12 wird durch eine Binärzählerschaltung 13 gezählt, um den Adressenkode (in Form einer Binärzahl bzw. BCD-Zahl) zu liefern. Der Adressenkode wird zu einer Parallel/ Reihen-Wandlerschaltung 14 und außerdem zu einer Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung j51 der Empfangsfehler-Prüfschaltung J5o geleitet. Die Wandlerschaltung 14 wandelt den Adressenkode in Abhängigkeit von einem Steuersignal von einer Verzögerungsschaltung 6~*> in einen Reihen-Signalstrom um, der dann über die Verstärkerschaltung 15 und den Schaltkreis 50 zum Schleifenen-de 7IA der Übertragungsleitung 71 geleitet wird. Die verschiedenen, an die Übertragungsleitung 71 angeschlossenen Fern-Endeinheiten j5A - 3N gemäß Fig. 4 empfangen den den Adressenkode darstellenden Signalstrom über eine Verstärkerschaltung 81 der Empfangsschaltung 80, und sie demodulieren diesen Signalstrom mittels einer Reihen/Parallel-Wandlerschaltung 82 zu einem Parallel-Adressenkode. Der in einem Solladressenregister 111 der Datenregisterschaltung Ho voreingestellte Adressenkode wird mit dem von der Wandlerschaltung 82 erhaltenen Adressenkode durch die Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung Ιοί der Rückübertragungs-Steuerschaltung I00 verglichen, und wenn Koinzidenz besteht, schaltet eine Gatterschaltung 1o2 durch, um den Inhalt des Solladressenregisters 11 und des Blockdatenregisters 112 zu einer Parallel/Reihen-Wandlerschaltung 92 durchzulassen, worauf der Adressenkode und die Blockdaten über eine Verstärkerschaltung 9I sequentiell zur Übertragungsleitung 72 durchgelassen werden.

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Der den Adressenkode darstellende Signalstrom und die Blockdaten, die zur Übertragungsleitung 72 durchgelassen werden, erreichen das Schleifenende 72A der Leitung 72 (Fig. 5) und werden von einer Verstärkerschaltung 22 der Empfangsschaltung 2o über den Schaltkreis 5o der Überwachungszentrale 1 empfangen. Das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 22 wird zu einer Reihen/ Parallel-Wandlerschaltung 21 und einer Signaldetektorschaltung 35 der Empfangsfehler-Prüfschaltung jjo geleitet. Der Adressenkode und die Blockdaten, die zur Reihen/Parallel-Wandlerschaltung 21 der Empfangsschaltung 2o übertragen wurden, werden zu Parallel-Signalen demoduliert und zu einem Adressenregister 32 bzw. einem Blockdatenregister 33 der Prüfschaltung 3o geleitet. Der im Adressenregister 32 gespeicherte Adressenkode wird dann zur Torschaltung 67 und zur Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung übertragen und durch die Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung mit dem Inhalt der Binärzählerschaltung 13 der Adressengeneratorschaltung 1o verglichen. Falls Koinzidenz vorliegt, wird ein Signal zum UND-Glied 65 durchgelassen.

Die Blockdaten andererseits werden im Blockdatenregister 33 gespeichert. Von der Adressenkode-Generatorschaltung 1o wird derselbe Adressenkode geliefert, und der Ajiressenkode sowie die Blockdaten von derjenigen der Fern-Endeinheiten, welche dem übermittelten Adressenkode entspricht, wird wiederum empfangen. Für den empfangenen Adressenkode wird die Koinzidenz mit dem übertragenen Adressenkode geprüft, während für die empfangenen Blockdaten die Koinzidenz mit den vorhergehenden, im Blockdatenregister 33 gespeicherten Blockdaten geprüft wird.

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Palls Koinzidenz vorliegt, werden die Blockdaten als richtig betrachtet. Ist keine Koinzidenz vorhanden, so wird der Adresserkode durch die Generatorschaltung 1o erneut abgegeben, und der Adrejssenkode sowie die Blockdaten von der betreffendem Endeinheit werden empfangen. Auf diese Weise erfolgt die Fehlerprüfung bezüglich der empfangenen Daten durch insgesamt dreimalige Prüfung des Adressenkodes und Vornahme einer Mehrheitsentscheidung von zwei aus den drei Blockdaten.

Wenn bei der Empfangsfehlerprüfung keine Koinzidenz-Mehrheitsentscheidung bezüglich der drei Blockdaten derselben Adresse erreicht wird, wird bestimmt, daß ein Empfang unmöglich ist, so daß diese Adresse übersprungen wird.

Wenn die Blockdaten-Prüfschaltung J>k der Empfangsfehler-Prüfschaltung 3o bestimmt, daß die Blockdaten korrekt sind, wird ein Signal zum UND-Glied 65 geleitet. Da letzteres nun beiden Erfordernissen von der Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung 31 und der Blockdaten-Prüfschaltung 3^ genügt, gibt es ein Ausgangssignal ab, das seinerseits die Torschaltungen 67 und 68 öffnet, um die Übertragung des Inhalts des Adressenregisters 32 und des Blockdatenregisters 33 zu einer Überwachungseinheit 2oo zuzulassen.

Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Überwachungseinheit 2oo typischerweise einen Speicher 2o1 einen Komparator 2o2, eine Überwachungspegel-Einstellschaltung 2o3, eine Anzeigevorrichtung 2o4 und eine Aufzeichnungsvorrichtung 2o5. Die zur Überwachungseinheit 2oo übertragenen Blockdaten und die Adresse werden entsprechend der Adresse im Speicher 2o1 gespeichert. Sodann werden die gespeicherten Daten sequentiell aus-

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gelesen und am Komparator 2o2 mit einem vorbestimmten Überwachungspegel verglichen. Der Vergleich erfolgt für jede Gasleckage-Meßstelle sowie für jede Gruppe von Meßstellen. Die Einstellschaltung 2o3 speichert die Daten entsprechend der νor-bestimmten Überwachungsgröße. Diese Daten können beispielsweise solche umfassen, die einen Zustand hoher Gaskonzentration, einen Zustand mittlerer Gaskonzentration und einen Zustand niedriger Gaskonzentration darstellen, Ein vom Komparator 2o2 abgegebenes Ausgangssignal, das einen der drei Zustände angibt, wird zur Anzeigevorrichtung 2o4 und zur Auf-Zeichnungsvorrichtung 2o5 geleitet. Die Anzeigevorrichtung 2o4 kann eine beliebige herkömmliche, eine sichtbare und/oder hörbare Anzeige liefernde Vorrichtung sein. Wenn es sich bei der Anzeigevorrichtung 2o4 beispielsweise um eine elektronische Bildröhre mit einer Bildschirmfläche handelt, die mit einer kartographischen Darstellung des Überwachungsgebietes versehen ist, können eine oder mehrere Lichter oder Lampen, die an den entsprechenden Meßstellen auf dem Bildschirm aufleuchten, den Status des Gasleckagezustands oder des Alarmzustandes für jede Meßstelle angeben. Gleichzeitig registriert die Aufzeichnungsvorrichtung 2o5> die einen Blattschreiber und/oder'eine Schreibmaschine bzw. ein Druckwerk aufweist, die Zeit und den Leckagezustand an jeder Meßstelle, an welcher sich der betreffende Detektor befindet. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 65 wird zu einer Adressenübertragungs/Einstell-Zählerschaltung 41 der Schalterbetätigungsschaltung 4o übermittelt, um die Zahl der Adressenübertragungen zu zählen, und auch zu einer Verzögerungsschaltung 64 übertragen, deren eines Ausgangssignal die Einzelimpuls-Generatorschaltung 12 der Adressengenera tor schaltung 1o triggert. Der beschriebene Vorgang

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wird dann wiederholt. Die Zählerschaltung 41 der Schalterbetätigungsschaltung 4o ist auf die Zahl N- der Fern-Endeinheiten voreingestellt, so daß sie ein Ausgangssignal liefert, wenn die Zahl der Adressenübertragungen die Zahl N erreicht, um die Binärzählerschaltung 13 der Adressenkode-Generatorschaltung 1o zu initialisieren.

Wenn beide Prüfungen durch die Adressenkoinzidenz-Prüfschaltung 31 und die Blockdaten-Prüfschaltung 34 der Empfangsfehler-Prüfschaltung Jo Fehler anzeigen, genügt das UND-Glied 69 der UND-Bedingung, so daß es ein Ausgangssignal über das ODER-Glied Jo zum Setzen eines Flip-Flops 42 der Schalterbetätigungsschaltung 4o abgibt. Das Flip-Flop 42 aktiviert seinerseits eine Treiberschaltung 43 zur Betätigung des Schaltkreises 5o. Die Schalter 51 und 52 im Schaltkreis 5o werden auf die in gestrichelten Linien dargestellte Weise umgeschaltet und somit mit den Schleifenenden 7IZ und 72Z der Übertragungsleitungen 71 bzw. 72 verbunden.

Die Parallel/Reihen-Wandlerschaltung 14 der Adressenkode-Generatorschaltung 1o wird andererseits durch die ODER-Glieder 66, 62 und die Verzogerungsschaltung 63 so gesteuert, daß der gleiche Adressenkode wieder zum Schleifenende 72Z der Leitung 71 übertragen wird.

Nach Eingang dieses Adressenkodes wiederholen die Fern-Endeinheiten 3A - 3N die Empfangsoperation der Empfängerschaltung 80 sowie die anschließenden Operationen,

Wenn keine der Einheiten 3A - 3N, welche dem von der Überwachungszentrale 1 übermittelten Adressenkode entsprechen, anspricht, stellt die Signaldetektorschaltung 35 der Empfangsfehler-Prüfschaltung 3o fest, daß ein Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 22 der Empfangsschaltung 2o der

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Überwachungsstation 1 gleich Null ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 35 wird durch das ODER-Glied Jo zum Setzen des Flip-Flops 42 der Betätigungsschaltung 4o geleitet, um die Treiberschaltung 43 zu aktivieren, die ihrerseits die Schalter 51 und 52 des Schaltkreises 5o in die gestrichelt eingezeichneten Positionen umschalten läßt. Die Schalter 51 und 52 werden dabei mit den Schleifenenden 71Z bzw. 72Z der Ubertragungsleitungen 71 bzw. 72 verbunden. Andererseits erzeugen die Adressenkoinzidenz- und Blockdaten-Prüfschaltungen 31 bzw. 34 der Empfangsfehler-Prüfschaltung J5o Fehleranzeigesignale, die über die ODER-Glieder 66 und 62 sowie die Verzögerungsschaltung 63 geleitet werden, um die Wiederübertragung desselben Adressenkodes zum Schleifenende 71Z der Übertragungsleitung 71 einzuleiten. Nach Eingang des Adressenkodes wiederholen die Fern-Endeinheiten 3^A - J5N die Empfangsoperation der Empfangsschaltung 80 sowie die anschließenden Operationen.

Die genannte Zählerschaltung 41 der Schalterbetätigungsschaltung 4o der Überwachungszentrale 1 ist auf die Zahl N der Enfeinheiten 3A - 3N eingestellt, und wenn die Zahl der Adressenübertragungen die Zahl N erreicht, gibt die erstgenannte Schaltung ein Ausgangssignal zum Rückstellen des Flip-Flops 42 der Schaltung 4o ab, welche ihererseits die Treiberschaltung 43 aktiviert, um die Schalter 51 und 52 des Schaltkreises 5o in die ausgezogen eingezeichneten Stellungen zurückzustellen.

Wie vorstehend beschrieben, wird mit der erfindungsgemäßen Anlage eine zentralisierte Überwachung durchgeführt, indem mehrere entfernt angeordnete Endeinheiten jeweils einzeln mit einem von mehreren Gasdetektoren in der Leitungsschleife verbunden und unter Verwendung von Impulskoden auf Zeitteilbasis abgetastet werden. Zur Gewährleistung langfristiger

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Stabilität und.eines Dauerbetriebes der Uberwachungszentrale sind Fehlerverhütungseinrichtungen zwischen der Überwachungszentrale und den Endeinheiten sowie ein automatischer Umschaltkreis für die Leitungsschleife vorgesehen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 .) Überwachungs- und Alarmgabeverfahren zur Unfallverhütung in einem (gefährdeten) Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Analogsignale durch Messung oder Bestimmung des Gefahrenzustands an einer Vielzahl von im zu überwachenden, gefährdeten Bereich verteilten Meßstellen erzeugt werden, daß die Analogsignale zu mehreren Gruppsn geformt werden, daß die einzelnen Analogsignalgruppen kombiniert werden und getrennt zu Digitalsignalen umgewandelt werden, um eine Reihe von Digitalsignalen für jede der Gruppen an einer Vielzahl von entfernt gelegenen bzw. Fern-Endeinrichtungen·zu bilden, die jeweils mit einer betreffenden Meßstelle verbunden sind, daß die Reihe von Digitalsignalen von den Fern-Endeinrichtungen an einer mit diesen verbundenen Datenübertragungs-Steuereinrichtung über eine Leitungsschleife abgenommen und die einwandfrei abgenommenen Digitalsignale zu einer mit dieser Steuereinrichtung verbundenen zentralen Überwachungs- und Alärmeinrichtung übertragen werden,und daß die übertragenen Digital-

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signale mit einem vorbestimmten Überwachungspegel bzw. -größe verglichen werden und. daraufhin ein Alarmsignal an der zentralen Überwachungs- und Alarmeinrichtung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gruppen von Analogsignalen beim Kombinieren und Umwandeln sequentiell abgetastet bzw. abgegriffen und in Digitalsignale umgewandelt werden, um einen Datenblock zu bilden, welcher die Information von der Gruppe von Meßstellen wiedergibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsvorgang weiterhin einen Verarbeitungsschritt an den Digitalsignalen zur Lieferung eines Signals umfaßt, welches für eine bestimmte Zustandsveränderliehe oder eine Änderungsrate einer bestimmten Veränderlichen bezüglich des Status oder Zustands der zu überwachenden Gefahrenbedingung repräsentativ ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren, für den Status der Gefahren-rbedingung repräsentativen Analogsignale Informationen enthalten, die durch Bestimmung verschiedener Erscheinungsarten der Gefahrenbedingung erhalten wurden.
5· Überwachungs- und Alärm(gäbe)vorrichtung in einer Leitungsschleifenanlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere in einem bezüglich eines Gefahrenzustands zu überwachenden Bereich angeordnete Detektoren, die in mehrere Gruppen unterteilt sind und durch Messung des Status des Gefahrenzustands ein Analogsignal zu liefern vermögen, durch mehrere jeweils mit einer betreffenden Detektorgruppe verbundene, entfernt gelegene bzw. Fern-Endeinheiten, die jeweils die Analogsignale der betreffenden Detektorgruppe in eine Reihe von Digitalsignalen umzuwandeln vermögen, durch

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eine unter Bildung einer Leitungsschleifenanlage mittels einer Leitungsschleife an die verschiedenen Endeinheiten angeschlossene Datenübertragungs-Steuereinheit zum Empfangen der Reihen von Digitalsignalen von den verschiedenen Endeinheiten und zum Durchlassen bzw. Übertragen einwandfrei empfangener Digitalsignale und durch eine mit dieser Steuereinheit verbundene, zentrale -Überwachungs- und Alarmvorrichtung zum Vergleichen der übertragenen Digitalsignale mit einer vorbestimmten Überwachungsgröße sowie zur· Erzeugung eines Alarmsignals.
6. Zentralisierte Überwachungsvorrichtung zur Feststellung · von Gaslecks, gekennzeichnet durch mehrere in einem Überwachungsbereich angeordnete Gasleckdetektoren zur Lieferung eines Analogsignals entsprechend der Gaskonzentration, wobei die Detektoren zu mehreren Gruppen zusammengefaßt sind, durch mehrere an entsprechende der verschiedenen Gruppen von Gasleckdetektoren angeschlossene, entfernt gelegene bzw. Fern-Endeinheiten zur Umwandlung der Analogsignale der Detektorgruppen in digital kodierte Blockdatensignale, durch eine Leitungsschleife zur Verbindung der verschidenen Endeinheiten in einer Schleife und durch eine an die Leitungsschleife angeschlossene zentrale Überwachungsstation zur Abnahme der Blockdatensignale jeder Endeinheit zusammen mit einem der betreffenden Endeinheit zugeteilten Adressenkode über die Leitungsschleife auf Zeitteilerbasis in Abhängigkeit von einem Befehl von der zentralen Überwachungsstation, welche ihrerseits weiterhin die empfangenen Blockdatensignale mit einer vorbestimmten Überwachungsgröße zu vergleichen und eine Anzeige sowie eine Alarmgabe bezüglich des Status der Gasleckage zu liefern vermag.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenblocksignale über eine Doppel-

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übertragungs-Prüfanlage übertragbar sind, wobei dann, wenn keine vollkommene Koinzidenz zwischen den doppelt übertragenen Blockdatensignalen besteht, andere Blockdatensignale für dieselbe Adresse erneut ausgelesen werden, um eine Mehrheitsentscheidung bezüglich der Blockdatensignale zu erreichen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Überwachungsstation weiterhin eine Leitungsschleifen-Schalteinrichtung zum Umschalten von Sende/Empfangskabelanschlüssen der Leitungsschleife aufweist, wenn die von den Datenblockkodes gefolgten Adressenkodes nicht anschließend zurückübertragen werden, nachdem der Adressenkode von der Überwachungsstation übermittelt worden ist, so daß der Adressenkode erneut übertragen wird.

9- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fern-Endeinheit einen Multiplexer und einen Analog/Digital-Wandler zum sequentiellen Abtasten bzw. Abgreifen der Analogsignale von der an diese Einheit angeschlossenen Gruppe von Gasleckdetektoren und zum Umwandeln der abgegriffenen Analogsignale in die digital kodierten Blockdatensignale aufweist.

1o. Verfahren zur Überwachung eines Bereichs auf Gasleckage mittels einer zentralen Überwachungsstation, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zu überwachenden Bereich mehrere Gasleckdetektoren angeordnet und zu mehreren Gruppen zusammengefaßt werden, so daß jede Gruppe mehrere in einem vorbestimmten Unterbereich vorgesehene Detektoren umfaßt, die jeweils mittels Messung der Gaskonzentration Analogsignale erzeugen, daß die Analogsignale jeder Detektor-

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gruppe für jede Gruppe getrennt in digital kodierte Blockdatensignale umgewandelt werden, daß die Blockdatensignale jeder Detektorgruppe über eine Leitungsschleife, welche die verschiedenen Unterbereiche in einer Schleife verbindet, in Abhängigkeit von einem Befehl von der Zentralstation auf Zeitteilbasis sequentiell an der Zentralstation erfaßt werden, und daß die erfaßten' Blockdatensignale von den verschiedenen Detektorgruppen mit einer vorbestimmten Überwachungsgröße verglichen werden, um je nach dem Ergebnis des Vergleichs eine Anzeige und/oder eine Alarmgabe zu gewährleisten.

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