DE2820840B2 - Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen in Untertagebetrieben - Google Patents
Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen in UntertagebetriebenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen, insbesondere in
Untertagebetrieben, gegen Betreten durch Personen, mittels einer hochfrequenten Anordnung aus einer den
Gefahrenbereich durch ein Hochfrequenzfeld abschrankenden Sendeeinrichtung, einer Mehrzahl von als auf
die einfallende Hochfrequenzenergie ansprechende Reflexionssender ausgebildeten Signalgebern, die den
zu sichernden Personen zugeordnet sind und ein Gefahrensignal von der Frequenz eines Mehrfachen der
Frequenz der einfallenden Hochfrequenzenergie ausstrahlen, und einem Gefahrensignalempfänger, sowie
einer vom Gefahrensignalempfänger gesteuerten Schalteinrichtung, die Alarmsignale auslöst und/oder
Maschinen ausschaltet unter Verwendung einer kombinierten Sende-/Empfangseinrichtung mit einem ein
Mikrowellensignal der Frequenz /0 erzeugenden Oszillator
im Sendezweig sowie einem nachfolgenden ersten Richtungskoppler, einem Modulator und einem zweiten,
mit einer Sendeantenne verbundenen Richtungskoppler und mit einem mit einer auf der im Signalegeber
verdoppelten Frequenz 2 k empfangenden Empfangsantenne verbundenen Gegentaktmischer im Empfangszweig,
dem neben dem empfangenen Signal der Frequenz 2 /0 ein über den ersten Richtungskoppler im
Sendezweig ausgekoppelter Teil der Sendeleistung über einen Frequenzverdoppler zugeführt ist und dessen
Ausgang über einen Verstärker mit einer Signalauswertung verbunden ist
Durch die DE-PS 24 25 332 ist eine Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen in Untertagebetrieben
bekannt deren Aufbau zu einem Teil der vorstehend beschriebenen Anordnung entspricht Dabei
ist jedoch nicht berücksichtigt daß eine solche Anordnung nur dann optimal wirksam ist, wenn ihre
Funktionsfähigkeit und Betriebsbereitschaft laufend überwacht wird.
sches Überwachungssystem zur Absicherung eines Gefahrenbereiches gegen Diebstahl von Waren bekannt,
das eine hochfrequente Sendeeinrichtung, auf die einfallende Hochfrequenzenergie ansprechende Signalgeber
und auf die von den Signalgebern ausgestrahlten
Der Erfindung liegt die Aufgabe iugrunde, eine Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen zu
schaffen, bei der zugleich eine Selbstüberwachung erfolgt.
Bei einer Anordnung der singangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung in der Weise
gelöst, daß ein Prüfzweig vorgesehen ist, in dem ein aus dem Sendezweig ausgekoppelter Teil des Sendesignals
in der Frequenz verdoppelt und, über einen Schalter mit dem Takt eines Taktgebers periodisch unterbrochen,
dem Empfangszweig zur Bildung eines Prüfsignals zugeführt wird.
zwischen dem auskoppelnden Ausgang des zweiten Richtungskoppler* des Sendezweiges und einem mit der
Empfangsanteniie verbundenen Richtungskoppler des Empfangszweiges eingeschaltet und i:us dem vom
Taktgeber angesteuerten Schalter und dem Frequenzverdoppler gebildet
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Prüfzweig in den Sendezweig eingeschaltet, derart, daß
der über den zweiten Richtungskoppler aus dem Sendezweig ausgekoppelte Teil des Sendesignals über ι ο
den Frequenzverdoppler an den im Sendezweig zwischen diesen Richtungskoppler und Sendeantenne
eingeschalteten, vom Taktgeber angesteuerten Schalter
geführt ist Hierbei werden zusätzlich die Sende- und Empfangsantenne in den Überwachungskreis mit
einbezogen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
Es zeigt
F i g. 2 und 3 zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen jeweils im Blockschaltbild,
Fig.4 eine analoge Signal-Auswertung im Blockschaltbild,
F i g. 6 den räumlichen Aufbau der Einrichtungen der Anordnung.
Die Anordnung besteht, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist,
im wesentlichen aus drei Teilen: dem Sender S, dem Empfänger £und dem Reflektor R. Dem Empfänger E
ist eine Signalauswertung und Alarmanlage SA zugeordnet Im Sender wird ein Mikrowellensignal mit
der Frequenz /0 erzeugt und über eine Antenne 9 abgestrahlt Kommt ein Reflektor R in den Einflußbereich
des Senders 5, dann empfängt er das Signal über seine Antenne 10, erzeugt durch Frequenzverdopplung
ein Mikrowellensignal mit der Frequenz 2 /0 und sendet dieses über die Antenne 10 wieder aus. Der Empfänger
E, der nur für Mikrowellensignale mit der Frequenz 2 Z0,
nicht aber k empfindlich ist, empfängt das vom
Reflektor R ausgesendete Signal, wertet es aus und löst Alarm aus.
Sender und Empfänger sind fest im Bereich der Gefahrenzone montiert, ein oder mehrere Reflektoren
sind an den zu schützenden Personen angebracht.
Anhand des Blockschaltbildes in Fig.2 sollen der Signalverlauf und die elektrische Funktion der Anordnung
im Detai! erläutert werden. Ein Oszillator 1 im Sendezweig der Sende-ZEmpfangseinrichtung, der
durch eine Richtungsleitung 2 von den nachfolgenden Komponenten entkoppelt wird, erzeugt ein Mikrowellensignal
der Frequenz /Ό- Dieses gelangt über einen
Bandpaß 3, der im Oszillator 1 entstehende Oberwellen unterdrückt, einen Richtungskoppler 4 und eine
Richtungsleitung 5 zu einem Pin-Dioden-Modulator 6, der das Mikrowellensignal mit einer Frequenz /m
(»100 kHz) moduliert Das modulierte Signal wird über
einen weiteren Bandpaß 7 und einen Richtungskoppler 8 an die Sendeantenne 9 geleitet und dort abgestrahlt.
Über die Antenne 10 des Reflektors R wird das Signal empfangen und einem Frequenzverdoppler 11 zugeführt.
Dieser wandelt das Signal der Frequenz f0 in ein
Signal der Frequenz 2 f<> um, welches über die Reflektor-Antenne 10 wieder zurückgestrahlt wird. Das
vom Reflektor R kommende Signal wird über die Empfangsantenne 12, einen Richtungskoppler 13, einen
Bandpaß 14· mit der Durchlaßfrequenz 2 fo und eine Richtungsleitung 15 an den Signaleingang eines
Gegentaktmischers 16 geleitet Der Bandpaß 14 verhindert dabei, daß auch Signale mit der Frequenz k
an den Mischer kommen. Die Lokaloszillatorleistung für den Gegentaktmischer 16 wird durch Auskoppelung
eines Teils der Sendeleistung über den Richtungskoppler 4 mit anschließender Frequenzverdoppelung in dem
Frequenzverdoppler 18 gewonnen. Ein dem Frequenzverdoppler 18 nachgeschalteter Bandpaß 19 dient zur
Unterdrückung der Frequenz fo und der im Verdoppler entstehenden Oberwellen. Eine sich daran anschließende
Richtungsleitung 20 entkoppelt Frequenzverdoppler 18 und Gegentaktmischer 16. Da die Lokaloszillatorleistung
vor der Modulation ausgekoppelt wird, das empfangene Signal aber moduliert ist, entsteht im
Mischer 16 ein niederfrequentes Signal der Frequenz /«,
das im anschließenden Verstärker 17 verstärkt und der Signalauswertung 29 zugeführt wird.
Für die Selbstüberwachung der Anordnung ist ein Überwachungskreis (Prüfzweig) vorgesehen, der zwischen
dem Richtungskoppler 8 des Sendezweiges und dem Richtungskoppler 13 des Empfangszweiges eingeschaltet
ist Dabei wird ein Teil des ausgesendeten Signals mit der Frequenz k über den Richtungskoppler 8
ausgekoppelt und über einen Schalter 21 und ein Filter 22 einem Frequenzverdoppler 23 zugeführt der analog
zum Reflektor R die doppelte Frequenz 2 h erzeugt Dieses Prüfsignal mit der Frequenz 2 f0 wird nach
Filterung in dem Filter 24 über den Richtungskoppler 13 in den Empfangszweig eingekoppelt und dort genauso
verarbeitet wie ein von einem Reflektor empfangenes Signal. Um nun das Prüfsignal von einem Reflektorsignal
eindeutig trennen zu können, wird über den Schalter 21 das Prüfsignal periodisch mit einem Takt T
unterbrochen. Die Ansteuerung des Schalters 21 erfolgt von einem Taktgeber 27, beispielsweise einem Taktoszillator.
Der Taktgeber 27 ist mit der Ansteuerung 25 des Pin-Modulators 6 direkt und mit der Ansteuerung 25
für den Schalter 21, beispielsweise einen Pin-Schalter, über einen Teiler 28 mit dem Teilungsverhältnis 1 :100
verbunden. Über den Teiler 28 ist der Taktgeber 27 ebenfalls mit der Signalauswertung 29 verbunden.
Eine weitere Möglichkeit der Funktionsüberwachung, die zusätzlich die Sende- und Empfangsantenne in den
Überwachungskreis mit einbezieht, zeigt F i g. 3. Hiermit kann die gesamte Anlage überwacht werden. Die
Erzeugung und Modulation der Mikrowellenleistung erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel nach F i g. 2. Bei dem im wesentlichen gleichen Schaltungsaufbau sind für
gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet. Hinsichtlich des Aufbaus und der elektrischen
Funktion des Systems wird daher auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Unterschiedlich ist hierbei der Aufbau des Prüfzweiges. Der durch den Richtungskoppler 8 ausgekoppelte
Teil der Mikrowellenleistung mit der Frequenz fo
gelangt über das Filter 22 an den Frequertzverdoppler
23. Die doppelte Frequenz 2 fo wird nach Durchlaufen des Filters 24, das die im Frequenzverdoppler
entstehenden Oberwellen unterdrückt, mit dem im Sendezweig zwischen dem Richtungskoppler 8 und der
Antenne 9 eingeschalteten Schalter 30 während des Pv aftaktes auf die Sendeantenne 9 geschaltet. Gleichzeitig
wird die Abstrahlung der Frequenz fo unterbrochen.
Die in der Umgebung vorhandenen Metallteile reflektieren zumindest einen Teil der während des Prüftaktes
ausgestrahlten Mikrowellenleistung der Frequenz 2 &.
Der auf der Frequenz 2 fo selektiv empfindliche
der Zeitabschnitte Tp keinen Alarm auslöst, sondern das
Überwachungssignal »Anlage funktionsfähig« ausgegeben wird. Wird aufgrund eines Schaltungsdefektes das
Prüfsignal innerhalb der Zeitabschnitte Tp nicht empfangen, wird Alarm ausgelöst (»Anlage defekt«).
In den dazwischenliegenden Zeitabschnitten Tr ist der Schalter 21 geöffnet, so daß kein Prüfsignal
empfangen wird. Die Auswerteschaltung 29 prüft in den Zeitabschnitten Tr, ob ein Signal vorhanden ist oder
nicht. Ist ein Signal vorhanden, kann es nur von einem Reflektor stammen, und es wird Alarm ausgelöst
(»Mensch im Gefahrenbereich«). Gleichzeitig werden die betreffenden Maschinen, Förderer und Brecher
abgeschaltet
Fig.6 zeigt die räumliche Anordnung der Sende-/
Empfangseinrichtung und Reflektoren im Untertagebetrieb. Dabei ist mit 38 das Förderband bezeichnet, auf
dem sich ein menschlicher Körper mit Reflektoren 37 befindet Die Sende-ZEmpfangseinrichtung ist oberhalb
des Förderers montiert Durch eine, in der Figur strichliert eingezeichnete Abschirmung 39 wird der
Gefahrenbereich 40 abgeschrankt Es sind vier Reflektoren vorgesehen, die beispielsweise an einem Gürtel
befestigt sind. Dadurch werden Abschattungen durch den menschlichen Körper vermieden, da immer
wenigstens einer der Reflektoren im Einflußbereich der Sende/Empfangsantenne liegt
Der Schutz, den das Identifizierungssystem einem sich im Gefahrenbereich aufhaltenden Menschen bietet,
ist natürlich nur dann wirksam, wenn Reflektoren vorhanden sind. Es muß daher vor Einfahrt in den
Stollen kontrolliert werden, ob der Gürtel mit den Reflektoren auch tatsächlich angelegt wurde. Diese
Kontrolle kann mit demselben Identifizierungssystem, wie es beschrieben wurde, in Verbindung mit einer
Schranke irgendwelcher Art, z. B. einer Lichtschranke,
durchgeführt werden. Wird in unmittelbarer Nachbarschaft des Identifizierungssystems eine Lichtschranke
angeordnet, dann prüft eine Auswerteschaltung über eine »UND«-Verknüpfung beim Durchschreiten der
Schranke durch die betreffende Person das gleichzeitige Vorhandensein eines von einem Reflektor kommenden
Signals. Ist der Gürtel nicht angelegt und kommt daher dieses Signal nicht, so wird Alarm ausgelöst
Mit der Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen erfolgt also auch laufend eine Überwachung
der Funktionsfähigkeit der Anordnung. Dabei können sich Fehler in der Überwachung selbst stets nur zur
sicheren Seite hin auswirken. Bleibt nämlich der Pin-Schalter 21 aufgrund eines Defektes in sich oder in
seiner Ansteuerung in einer Stellung dauernd liegen, dann wird während der Taktzeiten 7>oder Tr entweder
Dauersignal anliegen oder überhaupt kein Signal vorhanden sein, was in jedem Fall zu einem Alarm führt
Bleibt der Schalter immer offen, dann fehlt während der Taktzeit 7>das Prüfsignal und die Systemüberwachung
löst Alarm aus. Im Fall, daß der Schalter dauernd geschlossen bleibt, würde auch während der Taktzeit Tr
ein Empfangssignal vorhanden sein, was einen Reflektor
im Einflußbereich der Anordnung vortäuschen und ebenfalls Alarm auslösen würde.
Empfänger nimmt über die Antenne 12 diese reflektierte Leistung auf und verarbeitet sie wie vorstehend
beschrieben.
Die Signalauswertung besteht aus einer analogen und einer digitalen Verarbeitung. Die analoge Signalverarbeitung
hat die Aufgabe, das vom Gegentaktmischer durch Umsetzung der Mikrowellensignale gelieferte
NF-Signal zu filtern, zu verstärken, gleichzurichten und zu digitalisieren (vgl. F i g. 4). Die Signalfilterung erfolgt
ίο dabei in einem schmalbandigen Bandpaß 31, der sowohl
das NF-Signal aus einem Signalgemisch herausfiltert als auch die hochfrequenten Rauschanteile unterdrückt Die
Anhebung des kleinen Eingangs-Signal-Pegels erfolgt in einem Verstärker 32, beispielsweise einem mehrstufigen
Transistor-Verstärker oder Operationsverstärker, deren Verstärkung derart eingestellt ist, daß das kleinste
Eingangs-Signai noch sicher in der nachgeschaiteten Signalgleichrichtung 33 verarbeitet werden kann. Das
gleichgerichtete Signal wird mit Hilfe eines systemspezifischen Tiefpasses 34 in ein Glockensignal umgeformt
Daran schließt sich eine Abtastschaltung 35 mit einstellbarer Schwelle an, die es erlaubt, eventuelle
empfangene Stör-Signale geringen Pegels auszublenden. Nach Signal-Filterung, -Verstärkung und -Aufbereitung
erfolgt die Signalumsetzung vom analogen Signal in ein digitales Signal.
In Fig.5 ist der Signal-Ablauf-Plan des Systems dargestellt Anhand dieses Diagramms kann die digitale
Signalauswertung abgeleitet werden. Dabei ist in den einzelnen Reihen folgendes dargestellt:
a) Takt für den Pin-Diodenmodulator 27,
b) Takt für den Pin-Diodenschalter 21,
c) Empfangssignal am Ausgang des Mischers 16,
d) Signal nach der Gleichrichtung,
e) Glockensignal nach dem Tiefpaß,
f) analog-digitalumgesetztes Empfangssignal,
g) Signal der Alarm-Meldung,
h) Signal der System-Überwachung.
Durch digitalen Vergleich des Taktes für den Pin-Diodenschalter (b) mit den Empfangssignalen (f)
wird sowohl ein Alarmsignal (g) als auch ein Überwachungssignal Qi) gebildet Befindet sich kein
Reflektor im Einflußbereich der Sende-Empfangseinrichtung, dann ist während der Zeit Tr des Taktes (b),
d.h. bei offenem Schalter, kein Empfangssignal (f) vorhanden. Erst bei Eintritt eines Reflektors in den
Einflußbereich ist auch ein Empfangssignal (f) während der Zeit Tr vorhanden. Durch digitale Signalverknüpfungen
zwischen dem Takt (b) und dem Empfangssignal (f) wird das Alarmsignal (g) gebildet Nachdem der
Gefahrenfall beendet ist, erfolgt von der Steuerzentrale
aus die Systemrücksetzung in den Betriebsfall (Eingang »rückstellen« bei der Signalauswertung 29).
Nachstehend wird die Ableitung des Signals für die Systemüberwachung, d.h. unter Berücksichtigung des
Prüfsignals, beschrieben: In den Zeitabschnitten 7>
ist der Schalter 21 geschlossen, d.h. das Prüfsigna] wird
empfangen und ausgewertet Die Auswerteschaltung 29 wird dabei vom Taktgeber 27 so gesteuert, daß ein
Empfang von Signalen mit der Frequenz 2 /o innerhalb
Claims (6)
1. Anordnung zur Absicherung von Gefahrenbereichen, insbesondere in Untertagebetrieben, gegen
Betreten durch Personen, mittels einer hochfrequenten Anordnung aus einer den Gefahrenbereich
durch ein Hochfrequenzfeld abschrankenden Sendeeinrichtung, einer Mehrzahl von als auf die
einfallende Hochfrequenzenergie ansprechende Reflexionssender ausgebildeten Signalgebern, die den
zu sichernden Personen zugeordnet sind und ein Gefahrensignal von der Frequenz eines Mehrfachen
der Frequenz der einfallenden Hochfrequenzenergie ausstrahlen, und einem Gefahrensignalemüfänger,
sowie einer vom Gefahrensignalempfänger gesteuerten Schalteinrichtung, die Alarmsignale auslöst
und/oder Maschinen ausschaltet, unter Verwendung einer kombinierten Sende-ZEmpfangseinrichtung
mit einem ein Mikrowellensignal der Frequenz /o erzeugendem Oszillator im Sendezweig sowie
einem nachfolgenden ersten Richtungskoppler, einem Modulator und einem zweiten, mit einer
Sendeantenne verbundenen Richtungskoppler und mit einem mit einer auf der im Signalgeber
verdoppelten Frequenz 2 /0 empfangenden Empfangsantenne
verbundenen Gegentaktmischer im Empfangszweig, dem neben dem empfangenen Signal der Frequenz 2/0 ein über den ersten
Richtungskoppler im Sendezweig ausgekoppelter Teil der Sendeleistung über einen Frequenzverdoppler
zugeführt ist und dessen Ausgang über einen Verstärker mit einer Signalauswertung verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfzweig vorgesehen ist, in dem ein aus dem
Sendezweig ausgekoppelter Teil des Sendesignals in der Frequenz verdoppelt und, über einen Schalter
(30) mit dem Takt eines Taktgebers (27) periodisch unterbrochen, dem Empfangszweig zur Bildung
eines Prüfsignals zugeführt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfzweig zwischen dem auskoppelnden
Ausgang des zweiten Richtungskoppler (8) des Sendezweiges und einem mit der Empfangsantenne
(12) verbundenen Richtungskoppler (13) des Empfangszweiges eingeschaltet ist und aus dem vom
Taktgeber (27) angesteuerten Schalter (21) und dem Frequenzverdoppler (23) besteht
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfzweig in den Sendezweig
eingeschaltet ist, derart, daß der über den zweiten Richtungskoppler (8) aus dem Sendezweig ausgekoppelte
Teil des Sendesignals über den Frequenzverdoppler (23) an den im Sendezweig zwischen
diesen Richtungskoppler (8) und Sendeantenne (9) eingeschalteten, vom Taktgeber (27) angesteuerten
Schalter (30) geführt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (27), beispielsweise
ein Taktoszillator, mit dem Modulator (6) direkt und mit dem Schalter (30) und der
Signalauswertung (29) über einen Teiler (28) verbunden ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Sende-, Empfangsund
Prüfzweig vor und/oder nach den Richtungskopplern (4, 8, 13), Frequenzverdopplern (18, 23),
dem Modulator (6) und Doppelgegentaktmischer (16), Filter (3,7,14,19,22,24) oder Richtungsleitungen
(2, S, 15,20) eingeschaltet sind.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswertung
(29) aus einem Bandpaß, einem Verstärker, einem Gleichrichter und einem Element zur
Signalumformung besteht
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |