DE3527688A1

DE3527688A1 - Feueralarm-system

Info

Publication number: DE3527688A1
Application number: DE19853527688
Authority: DE
Inventors: Akira Yokohama Kanagawa Kitajima; Eiji Yokohama Kanagawa Matsushita; Tetsuya Tokio/Tokyo Nagashima; Sadataka Sagamihara Kanagawa Yuchi
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1986-02-06
Also published as: US4884222A; GB8519123D0; GB2164476B; NO165939C; NO853019L; NO165939B; CH664032A5; JPS6139194A; GB2164476A

Description

FEUERALARM - SYSTEM

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feueralarm-System, das so ausgelegt ist, eine lineare Regressionslinie durchzuführen. Diese beruht auf Ermittlungsdaten über die Dichte einer Rauchentwicklung» der Temperatur, der Gasdichte, usw., wobei ein Analogdetektor eingesetzt wird, um ein Feuer auf der Grundlage der errechneten linearen Regressionslinie vorbeugend zu bestimmen.

Es wurde ein intelligentes Feueralarm-System entwickelt und zur Marktreife gebracht, dessen von einem Analogdetektor ermittelte Daten an eine zentrale Signalstation weitergegeben wird. Dieser Detektor ermöglicht eine Bestimmung der Brandsituation.

In diesem Zusammenhang wurde beispielsweise ein System vorgeschlagen, in dem die kontinuierlich vom Analogdetektor eingespeisten Daten mit einem vorherbestimmten Modellwert verglichen werden, um eine Brandsituation zu konstatieren, und ein System, in dem eine bestimmte Menge von Änderungsdaten des Analogdetektors in vorbestimmten Zeitabständen errechnet wird, falls die Veränderungsschwankungen einen vorbestimmten Wert überschreiten.

Diese Systeme beinhalten jedoch das Problem, dass sie auf gelegentliche Lärmquellen ansprechen.

Zudem ist es für Feuer-Alarmsysteme dieses Typs schwierig, eine langsam sich aufbauende Tendenz zum Brandausbruch zu ermitteln. Es gibt z.B. ein ernsthaftes Problem, wenn ein Schwelbrand vorliegt, der plötzlich nach einer gewissen Entwicklungszeit einen jähen Temperaturanstieg bewirkt. In diesem Fall hat sich das Feuer ausgebreitet, wenn die zentrale Signalstation eine Brandsituation feststellt; die Brandlöschung wird erst eingeleitet, wenn das Feuer sehr gefährlich geworden ist.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, den oben beschriebenen Problemen zu begegnen und ein Feueralarm-System zu schaffen, das in der Lage ist, einer fehlerhaften Feueralarm-Meldung vorzubeugen und frühzeitig Feueralarm zu geben.

Im Feueralarm-System der vorliegenden Erfindung wird eine

Änderung der feuerrelevanten Daten wie Rauchdichte in vorbestimmten Zeiträumen ermittelt und die Änderungsdaten durch eine Regressionslinie annähernd bestimmt, so dass eine künftige Tendenz der Daten in Richtung Feuerausbruch aufgezeigt wird. Zu diesem Zweck enthält das System der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Ermittlungssektionen zwecks Erfassung einer Änderung der physikalischen Umgebungssituationen. Diese Änderung erfolgt durch das Entstehen eines Feuers, dem die Ausgabe von Daten hinsichtlich der Änderung entspricht. Eine Datenerfassungssektion übernimmt die Daten von der Ermittlungssektion oder mehrerer Sektionen und zwar zu vorbestimmten Zeitpunkten. Eine Speichersektion speichert die Datenausgabe der Datenerfassungssektion. Es sind Daten, die von der Ermittlungssektion geliefert wurden. Eine erste Rechnersektion führt einen sequentiellen Datenauszug aus dem Datenspeicher durch und berechnet eine Regressionslinie, die annähernd zu dieser Änderung berechnet wurde. Ein sekundärer Rechner errechnet den künftigen Wert der erwarteten Änderung auf der Grundlage der erhaltenen Regressionslinie und unter Verwendung einer Anzahl neuester Daten, die im Speicher verzeichnet wurden. Eine DatenauszugsSektion bewirkt einen Datenauszug der vorbestimmten neuesten Daten aus dem Speicher. Diese Daten werden an einen zweiten Rechner geleitet. Eine Vergleichssektion vergleicht den vorhergesagten Zukunftswert mit dem vorbestimmten Datenwert des sekundären Computers, der sich auf einen

Feueralarm bezieht und eine Ausgabe bewirkt, wenn das Verhältnis zwischen den beiden sich nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs hält. Eine Alarmsektion löst einen Alarm aus. Es ist die Reaktion auf die Datenausgabe der Vergleichssektion.

Fig«, 1 ist ein Blockdiagramm der ersten Ausführungsform vorliegender Erfindung,

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines konkreten Beispiels der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das das Beispiel detailliert zeigt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, Fig. 4 und 5 sind graphische Darstellungen, die das Verhältnis zwischen den Daten und der Regressionslinie aufzeigen, Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung der Rauchintensität als Feueranzeige in zeitlicher Verbindung zur Feuerbestimmung zeigt,

Fig. 7 ist ein Schaubild hinsichtlich der Feuerbestimmung gemäss der ersten Ausführungsform,
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung,

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Detailzeichnung der Ausführungsform der Fig. 8 darstellt, Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung der Rauchdichte als zeitlich erfasste Brandanzeige in Zusammenhang mit der Bestimmung einer Brandsituation zeigt, Fig. 11 ist ein Schaubild zwecks Bestimmung der Brandsitua-

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tion bei einer Ausführungsform gemäss Fig. 8, Fig. 12 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 ist ein Teilschaubild der Bestimmung einer Brandsituation gemäss der dritten Ausführungsform dieser Erfindung, Fig. 14(a), (b) und (c) sind Graphiken, die den Inhalt der Stufenbestimmungssektionen gemäss der Ausführungsform der Fig. 12 zeigt.

Einige vorzuziehende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Zeichnungen ist 1 eine Ermittlungssektion dargestellt, die eine Änderung der physikalischen Phänomene der Umgebung hii sichtlich eines Feuerausbruches meldet und analoge Daten über diese Änderungen ausgibt. Mehrere Ermittlungssektionen können eingerichtet werden. 2 ist eine Datenerfassungssektion, die einen Filter usw. für die Ausschaltung von Geräuschen der Ermittlungssektionen oder der Sektion 1 beinhaltet. Dadurch werden Daten zu vorbestimmten Zeitpunkten erfasst. 3 ist eine Speichersektion, die die gesammelte Datenausgabe, die von der Datenerfassung 2 kommt, aufnimmt. Falls mehrere Sektionen 1 eingerichtet werden, werden die Daten von den Erfassungssektionen 1 mit Adressen versehen und nach Adressen gespeichert.

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^ßAD ORIGINAL

4 ist eine Berechnungssektion für die Regressionslinie. Sie berechnet eine künftige Tendenz, wie sie von den sequentiell in der Speichersektion gespeicherten Daten erwartet wird. Die Berechnung der Regressionslinie erfolgt mittels konventioneller statistischer Methoden. Eine lineare Funktionsannäherung wird erstellt. 5 ist eine Gefahrenstufen-Rechnersektion, die die Zeit berechnet, die für den erwarteten künftigen Wert benötigt wird, so dass die Regressionslinie den vorbestimmten Wert überschreitet. Er beruht auf der vorbestimmten Anzahl der letzten Daten, die im Speicher gespeichert wurden. Die letzten Daten, die für diese Berechnung erforderlich sind, werden durch die Datenauszugs-Sektion 6 dem Speicher 3 entnommen. Die erhaltene Schätzungszeit wird mit der Gefahrzeit-Vergleichssektion 7 mit einer Zeit verglichen, die erforderlich ist, um sich aus der Peuerzone zu retten, die Löscheinrichtungen zu betätigen oder um andere Massnahmen einzuleiten. Wenn diesmal die angenommene Zeit kürzer ist als die erforderliche Zeit, dann gibt die Gefahrzeit-Vergleichssektion 7 ein Signal aus. Als Antwort auf das Signal wird ein Alarm A ausgegeben.

Fig. 2 und 3 illustrieren eine konkrete Systemanordnung der Ausführungsform gemäss Fig. 1.

In der Anordnung lla, 11b, ... Hn befinden sich Analogdetektoren zwecks Ermittlung des Rauchs, der von einem Feuer verursacht wurde. Er wird in Form eines analogen Wertes berechnet.

ORIGINAL INSPECTED "7-

COPY

Die Analogdetektoren lla, lib, ... lln werden zuvor mit Adressen versehen. Alle Analogdetektoren lla, 11b, ... lln enthalten einen Sensor 12 zwe-cks Ermittlung der Rauchintensität und einen Übertragungsschaltkreis 13 zwecks Übermittlung der Daten des Detektors, die vom Sensor 12 gesammelt wurden. 14 ist eine zentrale Signalstation, die einen Mikrocomputer enthält. Er verarbeitet die Ermittlungsdaten, die von mehreren Analogdetektoren lla, 11b, ... lln geliefert werden. So kann ein Feuer gemäss der Vorbestimmungsberechnung frühzeitig erkannt werden.

In der zentralen Signalstation 14, 15 befindet sich eine Empfängerstation mit einem Analog/Digital-Umsetzer-Schaltkreis, der die Ermittlungsdaten der Analogdetektoren lla, 11b, ...lln sammelt. Dies geschieht im Datenabrufbetrieb.

Zu vorbestimmten Zeitpunkten - t Zeit in Sekunden - erfolgt eine A/D-Konvertierung der Daten. Diese werden an die Datenerfassungs-Sektion 16 ausgegeben. Die Datenerfassungs-Sektion 16 verarbeitet die A/D-konvertierten Ermittlungsdaten der Empfangsstation 15 separat mittels der Analogdetektoren lla, lib, ... lln. Es wird eine Ausgabe an Speicher 17 erstellt und eine Stufenbebestimmung für Sektion 18. In der Stufenbestimmungssektion 18 werden Modellwerte einer Feuerstufe L2 errechnet. Die Berechnungseingangsstufe Ll, die keliner ist als die Feuerstufe L2, wird festgesetzt, so dass eine Brandmeldung erfolgt, wenn eine abrupte Änderung der Rauchdichte vorliegt und diese Bestimmung den vorherbestimmten Werten entspricht.

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Eine Berechnungssektion 19 umfasst eine primäre Berechnungssektion 20 zwecks Ausführung einer Anfangsberechnung und eine zweite Berechnung in Berechnungssektion 21. Damit kann eine prognostische Berechnung aus der ersten und zweiten Berechnung abgeleitet werden. Die primäre Berechnungssektion 20 enthält einen Rechner 20a der Regressionslinie und einen Gefahrenstufenrechner 20 b. Dieser berechnet die Regressionslinie durch die Methode der kleinsten Fehlerquadrate oder durch Prognoseberechnungen aufgrund der Gefahren-Stufenbestimmung. Der zweite Rechner 21 wird durch ein Signal des ersten Rechners 20 in Tätigkeit gesetzt und übernimmt die Daten, die in der Speichersektion 17 vorhanden sind und konvertiert die Daten in quadratische oder höherrangige funktionale Gleichungen. Dies geschieht durch Funktionsannäherung, so dass die Zeit, die vom jetzigen Zeitpunkt bis zur Gefahrenstufe L3 benötigt wird, anhand der Annäherungsgleichung errechnet wird.

Eine Alarmsektion 22 umfasst eine Alarmvorrichtung, wie z.B. eine akustische oder eine Leuchte, usw., und kann durch ein Feuersignal der Gefahrenstufen-Bestimmungssektion 18, ebenfalls von der Sektion 20a, die die Regressionslinie berechnet, und auch von der Sektion 20b ausgelöst werden, die die Gefahrenstufe berechnet. Gleichzeitig gilt dies auch für die sekundäre Rechnersektion 21, die die Alarmauslöseeinrichtungen betreibt.

In den Zeichnungen ist 23 eine Datenauszugssektion, die die

Daten dem Speicher 17 entnimmt und an den Primärrechner sowie an den Sekundärrechner 21 leitet, je nach Bedarf.

Die Gefahrenstufen-Bestimmungssektion 18 beinhaltet, wie in der Fig. 3 dargestellt, eine Rechnereingangs-·Vergleichs-Sektion 31, eine Sektion 32, die die durchschnittlichen Betriebswerte errechnet und eine Stufenvergleichssektion 33. Die Sektion 31, die die Rechnereingangsstufen vergleicht, erstellt eine Ausgabe, wenn der Wert der Datenausgabe aus der Datenerfassungs-Sektion 16 die Rechnereingangsstufe Ll (D = Ll) überschreitet und die Sektion 32 in Betrieb setzt, die den durchschnittlichen Betriebsablauf berechnet. Die Sektion 32, die den durchschnittlichen Betriebsablauf berechnet, entnimmt mehrere erfasste Daten (beispielsweise 3 Daten) aus dem Datenerfassungsspeicher 17a, errechnet daraufhin dessen Betriebsdurchschnitte LD * und gibt sie an die Sektion 33 aus, die die Stufen vergleicht. Die stufenvergleichende Sektion 33 vergleicht die Betriebsdurchschnitte LD mit der Feuerstufe L2. Besonders dann, wenn der Betriebsdurchschnitt LD gleich oder höher der Feuerstufe L2 ist, bestimmt die stufenvergleichende Sektion 33, dass als Ursache aufgrund eines Brandes ein abrupter Anstieg der Rauchintensität vorliegt und gibt dann an die Alarmsektionen 12 ein Feuersignal aus. Wenn der LD-Wert der Daten gleich ist oder höher als die Stufe Ll, jedoch niedriger als die Stufe L2 liegt, dann wird die Einleitung der prognostischen Bestimmungen an die Rechnersektion 19 gemeldet. Dies geschieht durch Bestimmung der Adresse der analo-

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gen Detektoren lla, 11b, ... Hn, die die Ermittlungsdaten, die den Modellwert Ll überschreiten, ausgegeben haben. Wenn weiterhin der Wert LD der Daten geringer ist als die Stufe Ll, dann bestimmt diese Sektion, dass es eine normale Bedingung ist und hemmt die prognostische Bewegung durch Anhalten der Signalausgabe an die Rechnersektion 19.

Die Sektion 32, die betriebsliche Durchschnittswerte errechnet, oder die Rechnersektion 19, können so beschaffen sein, dass sie ausgelöst werden, wenn mehrere der erfassten Daten Dl, D2, ... Dn kontinuierlich die Rechneranfangsstufe Ll oder mehrere Durchschnittswerte LDl, LD2, ... LDn überschreiten. Dies geschieht auch, wenn mehrere Durchschnittswerte LDl, LD2, ... LDn ständig gleichwertig oder höherwertig als die Stufe Ll jedoch niedriger als die Stufe L2 ist. In diesem Fall kann eine falsche Operation aufgrund von Geräuschen auf ein Minimum gesenkt werden. Andererseits können alle Rechnersektionen 19 in Betrieb genommen werden, wobei dies aber nicht effizient ist. Die errechneten Durchschnitte LD werden auch an die Durchschnittswerte-Speicherstation 17b geleitet, die die Datenspeichersektion 17 bildet.

Die Rechnersektion 20a, die die Regressionslinie errechnet, besteht aus der Funktionsberechnungs-Sektion 34 und der Richtungskoeffizienten-Vergleichssektion 35. Die Funktionsvergleichs· Sektion 34 erhält die Betriebsdurchschnitte LDl, LD2... LDn vom Betriebsdurchschnittsspeicher 17b durch ein Signal," das

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von der stufenvergleichenden Sektion 33 ausgeht und die Regressionslinie errechnet, die von diesen Betriebsdurchschnitten Dm gebildet wird. Insbesondere, wenn die Betriebsdurchschnittsdaten LD gleich oder höher als Stufe Ll sind, nicht aber gleich öder höher als Stufe L2 in der Stufenbestimmungssektion 18, wird ein Auszugspunkt Ts gesetzt, der in vorbestimmten Zeitabständen to der laufenden Zeit Ts nunmehr erscheint. Siehe hierbei auch die Fig. 4. Die Daten LD7, LD8, LD9, LDlO, LDIl, LD12 ...

LDn (Auszugsdaten) werden vom Auszugspunkt Ts in der Auszugszeit bis zur laufenden Zeit To im Auszug abgerufen. Die Auszugszeit kann beispielsweise 90 Sekunden betragen. Die Regressionslinie Ml wird durch die Methode der kleinsten Fehlerquadrate, beruhend auf den Auszugsdaten LD7, LD8, LD9, LDlO, LDIl ... LDn berechnet. Wenn die Bedingung Ll = LD <. L2 bestehenbleibt, dann werden die Regressionslinien Ml, M2 ... mittels der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, beruhend auf den Auszugsdaten, während der Auszugszeit von der gegenwärtigen Zeit zurückberechnet. Dies ungeachtet folgender Daten LDn+1, LDn+2, LDn+3, die wie in Fig. 5 dargestellt, abgerufen werden. An der Sektion 35, bei der Richtungskoeffizienten vergleichen werden, werden die Koeffizienten K der Regressionslinien Ml, M2 errechnet und eine Brandprognose aufgrund der Werte der Koeffizienten K bestellt. In der Richtungskoeffizienten-Vergleichs sekt ion 35 steht ein Modellwert Ko für einen Normalwert; ein Modellwert Ks, der höher ist als der Modellwert

Ko, wird vorläufig gesetzt, und wenn der errechnete Koeffizient K gleich oder höher als der Modellwert Ks ist, dann gilt das für eine Brandsituation. Ein Feuersignal wird an die Alarmsektionen 12 gegeben. Wenn Ko = K<Ks ist, dann wird die Gefahrenstufen-Berechnungssektion 10b ausgelöst.

Die Berechnung der Regressionslinie M wird ausgeführt durch Minimierung

d²m

ZL₁

m=l

Hier ist der Unterschied zwischen den jeweiligen Betriebsdurchschnitt sdat en LD7, LD8... LDn und einer Phantomlinie wie in der Fig. 4 gezeigt, als d7, d8 ... dn bezeichnet worden.

Die Sektion 20b, die die Gefahrenstufe berechnet, umfasst eine Gefahrenzeit-Berechnung 36 und eine Gefahrenzeit-Vergleichssektion 37. In der Gefahrzeit-Berechnungssektion 36 wird eine Gefahrenstufe L3, die höher ist als die Feuerstufe L2, gemäss Fig. 6 eingerichtet und eine Zeit t errech net (die nachfolgend als Gefahrenstufe R bezeichnet wird), und zwar auf der Grundlage der Regressionslinie. In der Gefahrenzeit-Vergleichssektion 37 steht ein Modellwert Ro, der einen Normalwert darstellt; ein Modellwert Rs, der klei ner ist als der Modellwert Ro (gefährlicher als der Modell-

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wert Ro) wird vorläufig festgesetzt, damit eine Vorbestimmung eines Feuers gemäss Gefahrenstufe R durchgeführt werden kann. Wenn die errechnete Gefahrenstufe R gleich oder kleiner ist als der Modellwert Rs, dann wird er als Feuermeldung bestimmt und ein Feuersignal an die Alarmsektion 22 gegeben. Wenn Ro £ R < Rs ist, dann gilt die Lage als ungewiss; ein Signal wird an die sekundäre Berechnungssektion 21 ausgegeben. Auf den Zeichnungen ist 38 eine Zeitbestimmungssektion, die die Zeit bestimmen kann, die eine Gefahrenstufe R sein kann; die Zeit wird mit t bezeichnet.

In diesem Zusammenhang wird die verbleibende Zeit wie in der Fig. 6 bewertet. Entsprechend den von den Erfindern durchgeführten Versuchen und im Falle, da die Regressionslinien Mol, Mo2, Mo3 den Auszugsdaten entstammen, * die an rückliegenden Punkten in einem kürzeren Zeitraum gewonnen werden, z.B. vielleicht 40 Sekunden, ausgehend von der gegenwärtigen Zeit T2, T3, T4, dann sind die Richtungskoeffizienten der Regressionslinien gelegentlich positiv und gelegentlich negativ. Dies aus dem Grund, da die Regressionslinien anhand von Daten abgerufen werden, die nicht nur eine grundlegende Wellenkomponente des Rauchs enthalten, sondern auch Geräuschkomponenten wie Flackerkomponenten von Flammen enthalten. Als Ergebnis steht eine Feuerbestimmung oder auch nicht, abhängig von den Geräuschbedingungen.

Andererseits, wenn die Regressionslinie auf den Auszugs-

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daten eines zurückliegenden Zeitpunkts von 40 Sekunden beruht, der Geräusche aufgrund des Rauchens einer Zigarette, usw., enthält, dann entsteht ein Richtungskoeffizient, der den Modellwert übersteigt; es erfolgt eine Feuerbestimmung mit gleichzeitiger Irrtumsmeldung. Wenn daher die Datenauszugszeit nur 40 Sekunden beträgt, kann der Einfluss der Umfeldgeräusche sehr gross sein, und es besteht die Möglichkeit von Falschmeldungen.

Wenn jedoch die Auszugszeit länger eingestellt ist und wenn, wie in der Fig. 6 festgestellt, eine Regressionslinie Mo8 auf der Grundlage der Auszugsdaten erzielt ist, zu einem zurückliegenden Zeitpunkt von etwa 6 Minuten vor dem jetzigen Zeitpunkt T8, dann wird der Richtungskoeffizient der Regressionslinie Mo8 durch die lange Auszugszeit verlangsamt. Genauer genommen, selbst wenn sich das Feuer, wie im Falle eines Ölfeuers, sehr schnell ausbreitet, wird das Feuer durch die Daten datenmässig verarbeitet, die Normalzeitdaten und Feuerdaten enthalten. So werden die abrupt ansteigenden Daten durch die Normalzeitdaten verlangsamt und der Richtungskoeffizient entwickelt sich gemächlich, Als Ergebnis wird der künftige Wert der Daten den Modellwert lange nicht überschreiten, und eine Feuerbestimmung erfolgt erst später. In diesem Fall besteht die Befürchtung, dass ein Alarm selbst dann nicht gegeben wird, wenn die Rauchitensität abrupt ansteigt. Man kann somit schlussfolgern, dass entsprechend den Versuchen der Erfinder die Zeit, die

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man zurückgehen muss, 60 Sekunden beträgt oder mehr oder weniger als 5 Minuten. Dennoch sollte die Zeit unter Berücksichtigung verschiedener Bedingungen bestimmt werden, so des Ortes, wo das System der vorliegenden Erfindung installiert wird, oder des Materials, das in Brand geraten könnte.

Die sekundäre Rechnersektion 21 wird durch ein ungewisses Signal vom primären Rechner 20 ausgelöst. Somit werden die Betriebsdurchschnitte Ld der Daten genommen, die im Speicher 17 b gespeichert sind. Daten werden in eine quadratische oder höherfunktionale Gleichung konvertiert, d.h. eine Näherungsgleichung durch funktionale Annäherung bei der Zeitberechnung (Gefahrenstufe RR), die von jetzt ab benötigt wird, bis die Gefahrenstufe L3 erreicht wird. In der sekundären Rechnersektion 21 wird ein Modellwert Rf (Rf ^ Rs) eingestellt, und wenn die errechnete Gefahrenstufe RR gleich oder kleiner als Rf ist, wird eine Feuerbestimmung durchgeführt und ein Feuersignal an die Alarmsektion 22 ausgegeben. Die Alarmsektion 22 beinhaltet eine Alarmvorrichtung, wie oben beschrieben, wie eine akustische Vorrichtung oder eine Leuchte, und wird durch ein Feuersignal von einer der Stufenbestimmungssektion- 18 ausgelöst, oder Regressionslinien-Berechnungssektion 20a, der Gefahrenstufen-Sektion 20b und der sekundären Berechnungssektion 21.

Fig. 7 ist ein Schaubild eines Microcomputers und zeigt die Operation der prognostischen Bestimmung, beruhend auf Prognoseberechnungen. Wenn beispielsweise der Analogcomputer _ä

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11a Rauch eines Feuers ermittelt und die ermittelten Daten über die Rauchmenge weitergibt, dann wird eine Probeentnahme an allen vorbestimmten Zeitpunkten vorgenommen. Dl, D2 ... Dn werden verarbeitet; die Daten sind in Block a verfügbar. In Block b werden die Daten Dl, D2 ... Dn mit der rechnerischen Eingangsstufe Ll verglichen. Diese befindet sich in der Vergleichssektion 31 der Stufenbestimmungssektion 18. Wenn Dn = Ll in der gegenwärtigen Zeit To festgestellt wird, dann erfolgt ein Verfahrensschritt zu Block c. In Block c werden die Betriebsdurchschnitte LdI, Ld2, ... LDn sequentiell anhand der Daten Dl, D2, .... Dn errechnet. In Block d wird der Betriebsdurchschnitt Ld, der in der Betriebsdurchschnitt-Berechnungssektion 32 erhalten wird, mit dem Modellwert L2 verglichen, der die Feuerstufe darstellt. Wenn die Daten LDn kleiner sind als der Modellwert L2, dann wird eine Anweisung an die primäre Berechnungssektion 10 ausgegeben. Es wird die Einleitung der primären Berechnung ausgelöst. In Block e erfolgt während der vorbestimmten Zeit zurückgehend in einem vorbestimmten Zeitraum von der Jetztzeit To bis zum Datenauszugspunkt Ts ein Datenauszug LD7, LD8, ... LDn. Diese Daten werden aus dem Betriebsdurchschnitts-Speicher 17 b abgerufen und die Regressionslinie Mn nach der Methode der kleinsten Quadrate errechnet, beruhend auf den Auszugsdaten LD7, LD8, ... LDn. In Block g wird der Richtungskoeffizient Kn der Regressionslinie Mn errechnet. In Block h wird der Rich-

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tungskoeffizient Kn mit dem Modellwert Ks verglichen, und ein Verfahrensschritt erfolgt zum Block i, wo der Richtungskoeffizient Kn mit dem Modellwert Ko verglichen wird. Wenn der Richtungskoeffizient Kn kleiner ist als der Modellwert Ko, dann erfolgt ein rückläufiger Verfahrensschritt zu Block a; es erfolgt die Erfassung der Proben der nachfolgenden Detektionsdaten Dn+1 nach Ablauf der vorbestimmten Zeit t. Wenn der Wert der Detektionsdaten Dn+1 gleich oder grosser ist als die Stufe Ll, dann erfolgt ein Verfahrensschritt vorwärts zu Block e durch Bestimmung der Blöcke b und d und Auszug der Daten LD8, LD9, ... LDn+1 während der Periode von der Zeit To' aus nach Ablauf der Zeit t bis zum Auszugspunkt Ts¹, der hinter der vorbestimmten Zeit To zurückliegt. In Block f wird die Regressionslinie Mn+1 auf der Grundlage der Auszugsdaten LD8, LD9, ...LDn+ö errechnet. In Block g wird der Richtungskoeffizient Kn+1 der Regressionslinie Mn+1 errechnet und der Wert des Richtungskoeffizienten Kn+1 in der Blöcken h und i bestimmt. Wenn Kn+l^<-Ko<Ks ist, dann kehrt der Verfahrensschritt zu Block a zurück, und die Ermittlungsdaten werden zusammengefasst. Ein ähnlicher Ablauf wird solange wiederholt, als Daten während einer vorbestimmten Zeit vor der Jetztzeit entnommen werden. Dies geschieht immer dann, wenn die Ermittlungsdaten in einem bestimmten Bereich eingehen und die Richtungskoeffizienten Kn+2, Kn+3 ... der Regressionslinien Mn+2, Mn+3 ..., beruhend auf den entnommenen Daten, berechnet werden. In diesem Fall,

wenn Ko<Kn+3<Ks ist, erfolgt nach Bestimmung der Blöcke h und i ein Verfahrensschritt zu Block j. Bei Block j
wird die Gefahrenstufe Rl, R2, ... Rn aufgrund der Regressionslinien errechnet und bei Block k der Wert der Gefahrenstufe Rn mit dem Modellwert Rs verglichen. Wenn Rn gleich oder kleiner als Rs ist, dann erfolgt ein Verfahrensschritt in Richtung Block o; eine Alarmmeldung erfolgt. Wenn Rn> Rs ist, dann erfolgt ein Verfahrensschritt zu Block 1 zwecks Vergleich des Wertes der Gefahrenstufe Rn mit dem Modellwert Ro. Wenn Rn ^ Ro ist, dann wird ein ungewisses Signal ausgegeben. Es gelangt zur sekundären Rechnersektion 21; die sekundäre Berechnung wird eingeleitet. Bei Block m
werden alle Daten LDl, LD2, LD3 ··., LDn, LDn+1 der Betriebsdurchschnittssektion 17 b entnommen und in Annäherungsgleichungen konvertiert. Man bedient sich hierbei der Funktionsannäherungsmethode zwecks Erreichung der Gefahrenstufe RRl, RR2, ...RRn, beruhend auf den Annäherungsgleichungen. In Block η unterliegt der Wert der Gefahrenstufe RRn dem Bestimmungsverfahren, und wenn RRn = Rf ist, erfolgt eine Feuerbestimmung. Der Verfahrensschritt geht zu Block b und gibt die Alarmanweisung. Es ist besser, die Betriebsdurchschnitt ssekt ion 17 b zu veranlassen, einige LD-Daten zu speichern, z.B. zwanzig Daten, und weiterhin zu ermöglichen, dass die älteren gespeicherten Daten gelöscht

werden, wenn die neuesten Daten von der Betriebsdurcschnittssektion 32 eingegeben werden.

Obwohl die Gefahrenstufen-Berechnungssektion 20b arbeitet,

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wenn die Bestimmung der Ungewissheit (Ko ^ K<Ks) in der Prognosebestimmung der Regressionslinien-Rechnersektion 20a dieser Ausführungsform erfolgt, können die Regressionslinien-Rechnersektion 20a und die Gefahrenstufen-Rechnersektion 20b parallel betrieben werden.

Dies geschieht durch Anweisung der Stufenbestimmungssektion 18. Wird durch eine Feuerbestimmung (K = Ks oder R £ Rs) von einer der Sektionen Meldung ausgegeben, dann wird sogleich Alarm ausgelöst. In diesem Fall erfolgt die Feuerbestimmung schneller.

In der primären Rechnersektion 20 und der sekundären Rechner sektion 21 sind die Werte der extrahierenden Daten von der Betriebsdurchschnitts-Rechnersektion 17 b fähig, einander zu unterscheiden. Vor allem ist es dann möglich, wenn die Speichersektion 17 b zwanzig LD-Daten speichert, die primäre Sektion 20 zehn Daten herauszieht, die von den neuesten berechneten und gespeicherten Daten berechnet wurden und während die sekundäre Sektion 21 alle ebenfalls zu berechnenden zwanzig Speicherdaten extrahiert, um eine detailliertere Prüfung durchzuführen. Es ist möglich, beide Sektionen 20, 21 zu veranlassen, die gleiche Anzahl von zu berechnenden und zu prüfenden Daten herauszuziehen.

In der gezeigten Ausführungsform melden, wie erläutert, mehrere Analogdetektoren lla, lib, ... Hn die Rauchentwicklung. Sie entsprach einem gleich grossen Feuer, aber andere Analogdetektoren, wie ein Hitzesensor, der Tempera-

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turanstieg und -abfall in einer CO-Gaskonzentration feststellt, oder ein Gassensor, können alternativ zum Einsatz kommen.

Fig. 8 bis 11 illustrieren ein zweites Modell der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführung weist, wie in der Fig. 8 dargestellt, eine Anordnung auf, die der ersten Ausführungsform ähnlich ist und eine Ermittlungssektion 1, eine Datenerfassungssektion 2, eine Speichersektion 3> eine Rechnersektion der Regressionslinie 4, eine Datenauszugs-Sektion 6 und eine Alarmsektion 8 umfasst. Sie sind im wesentlichen gleich wie in der ersten Ausführungsform.

Eine Gefahrenstufen-Rechnersektion 9 berechnet einen künftigen Wert der physikalischen Erscheinungsform der Umfeldbedingungen, die sich auf eine Brandsituation beziehen, nachdem eine vorbestimmte Zeit Td, die durch die Regressionslinie vorbestimmt ist, verstrichen ist. Die Regressionslinie wurde von der Rechnerselektion 4 bestimmt. Sie beruht auf einer vorbestimmten Anzahl der letzten Daten, die der Speichersektion 3 eingespeichert wurden. Wie in der ersten Ausführungsform werden diese Daten von der Datenauszugssektion 6 geliefert. Der sich ergebende prognostische Wert der Daten wird mit der vorbestimmten Datengefahrenstufe der Gefahrenstufe-Vergleichssektion 10 verglichen. Wenn der Prognosewert die vorbestimmte Datenstufe übersteigt, dann gibt die Vergleichssektion IO ein Signal

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an die Alarmsektion 8 aus. Diese gibt einen Alarm A heraus und zwar als Reaktion auf dieses Signal.

Die konkrete Auslegung der zweiten Ausführungsform ist jener ähnlich, die in Fig. 2 dargestellt wird, ausgenommen die Gefahrenstufen-Berechnungssektion 20b, wie sich aus den Details in der Fig. 9 ersehen lässt. In der zweiten Ausfuhrungsform enthält die Gefahrenstufen-Berechnungssektion 20b eine Gefahrenstufen-Berechnungssektion 41 und eine Gefahrenstufen-Vergleichssektion 42. Die Gefahrenstufen-Berechnungssektion 41 umfasst eine erwartbare Datenstufe, nachdem eine vorbestimmte Zeit Td von jetzt an abgelaufen ist. Dies hängt von den Daten ab, die aus der Betriebsdurchschnitts-Speichergelction 17 b bis zur Dateii- ; 'i u s zug s sekt ion 23 entnommen wurden und auch aus der Regressionslinie abgeleitet wurden (Fig. 10). Andererseits hat die Gefahrenstufen-Vergleichssektion 42 die Stufen Ll, L2 und L3 wie vorher beschrieben festgesetzte Dadurch wird eine Prognosebestimmung eines Feuers anhand der Prognosedatenstufe F ermöglicht. Eine Ausgabe der geschätzten Stufe erfolgt an der Rechnersektion 41. Insbesondere, wenn F = L2 oder F ^ L3 ist, wird ein vorbestimmtes Feuersignal oder Gefahrensignal an die Alarmsektion 22 ausgegeben. Wenn Ll = F<L2 ist, dann wird eine ungewisse Bedingung bestimmt und einSignal an eine sekundäre Rechnersektion 21 ausgegeben. Diese fungiert ähnlich wie jene der ersten Ausführungsform. 43 ist eine Stufenbestimmungssektion zwecks Anzeige

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der Stufe, so dass sie visuell bestätigt werden kann.

Fig. 11 ist ein Schaubild,das Anwendung findet, wenn in dieser Ausführung ein Mikrocomputer verwendet wird. Er ist ähnlich der ersten Ausführungsform in der Fig. 7.

Hier werden nur die Unterschiede, d.h. die Blöcke j, k und 1 beschrieben. In Block j wird eine Prognosestufe F, basierend auf der Regressionslinie, beschrieben. In Block k wird die Prognosestufe F mit den vorbestimmten Stufen verglichen, d.h. mit der Steuerstufe L2 und der Gefahrenstufe L3. Wenn festgestellt wird, dass F ^ L2 oder F = L3 ist, dann geht das Verfahren zu Block ο und löst den Alarm aus. Wenn F<L2 ist, dann geht der Verfahrens schritt zu Block 1 und wenn F<L1 ist, dann wird eine Normalsituation festgestellt; das Verfahren geht zu Block a zurück. Wenn Ll = F<"L2. ist, dann gilt es als ungewiss; das Verfahren geht zu Block m über. Die Blöcke m und η führen im wesentlichen dieselben Berechnungen und Bestimmungen wie in der ersten Ausführungsform durch. Im übrigen können die Stufen L2 und L3 so behandelt werden, als wären sie eine einzige Stufe.

Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14(a), (b) und (c) illustrieren eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese dritte Ausführungsform verwendet Unterschiede zwischen den jeweiligen Daten für die Stufenbestimmung der Daten. Es ist im Vergleich zwischen den Fig. 3 und 12 offen-

BAD ORiGiNAL _₂4-

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offensichtlich, dass ein Analogdetektor 11, eine Datenerfassungssektion 16, eine Regressionslinien-Berechnungssektion a und eine Gefahrenstufen-Berechnungssektion, die eine Gefahrenzeit-Berechnungssektion 36 und eine Gefahrenzeit-Vergleichssektion 37 umfasst, denjenigen der ersten Ausführungsform gleichwertig sind. In dieser Ausführung enthält die Speichersektion nur eine Betriebsdurchschnitts-Speichersektion 17b. Eine sekundäre Speichersektion 21 und eine Zeitangabesektion 38, die in der Fig. 3 bezeichnet sind, werden in der Zeichnung nicht gezeigt, können aber nach Bedarf verwendet werden.

Eine Stufenbestimmungssektion 50 enthält eine Betriebsdurchschnitts-Berechnungssektion 51, eine Eingangsstufenberechnungs-Vergleichssektion 52, eine Richtungskoeffizient-Berechnungs-Sektion 5.3» eine Unterschieds-Berechnungssektion 55 und eine Richtungskoeffizient-Vergleichssektion 54 sowie eine Differenz-Vergleichssektion 56. In der vorliegenden Ausführungsform werden die in der Datenerfassungssektion verarbeiteten Daten direkt in die Betriebsdurchschnittssektion 51 eingeführt, und die nachfolgende Zahl η der Betriebsdurchschnitte LDl, LD2, ... LDn werden nachfolgend für die entsprechenden Detektoren lla, 11b, ... lln gespeichert. Der letzte Betriebsdurchschnitt LDn wird mit einer zuvor eingerichteten Berechnungseingangsstufe Ll auf der Berechnungseingangs stufe der Vergleichssektion 52 verglichen. Wenn der Durchschnitt LDn die Stufe Ll überschreitet, dann wird eine bestimmte Zahl von Daten LDn, LDn-I ... einschliesslich

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ORIGINAL

Claims

_i_ FEUERALARM - SYSTEM Pat ent ansprüche

1. Feueralarm-System, dadurch gekennzeichnet , dass es enthält eine oder mehrere Ermittlungssektionen zur Ermittlung einer Änderung in der physikalischen Erscheinungsform der Umgebung hinsichtlich des Ausbruchs eines Brandes und zwecks Ausgabe analoger Daten bezüglich der Änderung, eine Datenerfassungssektion für die Erfassung von Daten aus der Ermittlungssektion oder den Ermittlungssektionen zur jedem vorherbestimmten Zeitpunkt, eine Speichersektion für die Speicherung der Datenausgabe aus der Datenerfassungssektion für die jeweiligen Detektoren, eine primäre Berechnungssektion zwecks sequen-

tieller Datenauszüge aus der Speichersektion und Berechnung einer Regressionslinie, die dieser Änderung angenähert ist, eine sekundäre Berechnungssektion für die Berechnung eines künftigen Wertes der Prognoseform der Regres-, sionslinie durch Anwendung einer vorbestimmten Anzahl von Daten, die in der Speichersektion gespeichert sind, eine Datenauszugssektion für den Auszug der vorbestimmten Anzahl von Daten aus der Speichersektion und der Übermittlung dieser Daten an die sekundäre Berechnungssektion, eine Vergleichssektion für den Vergleich der künftigen Werte, die durch die sekundäre Berechnungssektion prognostisch vorgegeben wurden, mit einem Datenwert, der dem Feueralarm entspricht und eine Ausgabe bewirkt, wenn das Verhältnis von diesen sich nicht im vorherbestimmten Bereich befindet, ,) und schliesslich eine Alarmsektion für die Auslösung eines

Alarms als Reaktion auf die Ausgabe aus der Vergleichssektion.

2. Feueralarm-System gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ermittlungssektionen nacheinander abgerufen werden und die Speichersektion diese Daten durch Zuweisung von Adressen an die jeweiligen Ermittlungssektionen speichert.

3. Feueralarm-System, dadurch gekennzeichnet , dass es umfasst eine oder mehrere Ermittlungssektionen zwecks Feststellung einer Änderung im physikalischen Umfeld einer dem Brandrisiko ausgesetzten

Zone und Ausgabe analoger Daten hinsichtlich dieser Änderung, eine Datenerfassungssektion zwecks Erfassung der Daten aus dieser oder alle anderen Ermittlungssektionen in jedem vorbestimmten Zeitraum, eine Speiehersektion für die Speicherung der Datenausgabe der Datenerfassungssektio: für diese oder alle Ermittlungssektionen, eine erste Berechnungssektion für sequentiellen Auszug der Daten aus der Speichersektion und Berechnung einer Regressionslinie, die dieser Änderung angenähert ist, eine zweite Berechnungssektion für die Berechnung einer Erwarungszeit für künftige Werte dieser Erscheinungsform, das prognostisch von der Regressionslinie aus bestimmt wurde, wobei ein vorbestimmter Wert durch eine vorbestimmte Anzahl von Speicherdaten des Speichers überschritten wird, eine Datenauszugssektion , * für den Auszug und Vorlage der vorbestimmten Anzahl von -^, Daten aus dem Speicher an die sekundäre Berechnungssektion, eine Vergleichssektion für den Vergleich der Erwartungszeit mit der Zeit, die für die Flucht vor dem Feuer erforderlich ist oder um erforderliche Massnahmen zu ergreifen und aber um eine Ausgabe zu erstellen, wenn die Erwartungszeit kurzer ist, sowie schliesslich eine Alarmsektion für die Auslösung eines Alarms als Reaktion auf die Ausgabe aus der Vergleichssektion,

4. Feueralarm-System gemäss Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet ,dass es weiterhin enthält eine Stufenbestimmungssektion zwischen der Speichersektion und der ersten Berechnungs-Sektion zwecks Auslösung

der ersten Berechrmngssektion, wenn die Ausgabedaten aus der Erfassungssektion einen vorbestimmten Berechnungseingangswert überschreiten.

5. Feueralarm-System gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Gefahrenstufen-Bestimmungssektion enthält eine Vergleichssektion für die erste Stufe zur Ausgabe eines Ausgangssignals, wenn Daten aus der Erfassungssektion einen vorbestimmten Berechnungseingangswert überschreiten, eine Betriebsdurchschnitts-Berechnungssektion zur Entnahme einer bestimmten Anzahl von Daten aus der Speichersektion durch Ausgabe der ersten Vergleichssektion und durch Berechnung der Betriebsdurchschnitte, eineBetriebsdurchschnitts-Speichersektion für die sequentielle Speicherung der Rechnerresultate der Betriebsdurchschnitts-Berechnungssektion, eine Vergleichssektion der zweiten Stufe für die Ausgabe eines Signals zwecks Inbetriebnahme der ersten Berechnungssektion, wenn Rechenergebnisse aus der Betriebsdurchschnittsberechnung eine vorbestimmte Stufe überschreiten, wobei die erste BerechnungsSektion eine Regressionslinie berechnen kann, die auf einer bestimmten Anzahl von Betriebsdurchschnittswerten basiert.

6. Feueralarm-System gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Vergleichssektion der ersten Stufe eine Ausgabe erstellt, wenn bestimmte Datenerfassungsinformationen einen bestimmten rechnerischen

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Eingangswert überschreiten.

7. Feueralarm-System gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Vergleichssektion eine Unterschiedsberechnungssektion enthält, die die Unterschiede zwischen mehreren Betriebsdurchschnitt s-werten und dem Vergleichswert dieser Sektion berechnet, um ein Signal für die Inbetriebnahme der ersten Berechnungssektdon zu geben, wenn der errechnete Unterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet,

8. Feueralarm-System gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die erste Ver- * gleichssektion eine Ausgabe vornimmt, wenn eine bestimmte _H Zahl von Ausgabedaten aus der Datenerfassungssektion die vorbe· stimmte Eingangsberechnungswerte überschreiten.

9. Feueralarm-System, dadurch gekennzeichnet, dass es enthält eine oder mehere Ermittlungssektionen zur Ermittlung einer Änderung im physikalischen Erscheinungsbild eines brandgefährdeten Objekts und Ausgabe analoger Daten der Änderung, eine Datenerfassungssektion zur. Erfassung von Daten aus diesen oder allen Ermittlungssektionen in bestimmten Zeiträumen, eine Speichersektion zum Speichern des Datenauszuges aus der Datenerfassungssektion für diese oder Jede der Ermittlungssektionen, eine erste Berechnungssektion für den sequentiellen Datenauszug aus _. der Sepichersektion und für die Berechnung der Regressions- ^

BAD CHiS¹NAl

linie im Änderungsfall, eine sekundäre Berechnungssektion zur Berechnung künftiger Werte dieses Umfeldes nach bestimmter Erwartungszeit in Bezug auf die Regressionslinie durch Verwendung einer bestimmten Anzahl von Daten, die in der Speichersektion gespeichert sind, eine Datenauszugssektion zwecks Auszug einer bestimmten Anzahl von Daten aus dem Speicher und Weiterleitung derselben an die. sekundäre Berechnungssektion, eine Vergleichssektion für den Vergleich der Zukunftswerte mit einem vorbestimmten Wert und Erstellung einer Ausgabe, wenn der Zukunftswert grosser ist, sowie eine Alarmsektion für die Alarmauslösung als Reaktion auf die Ausgabe der Vergleichssektion.

10. Feueralarm-System gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet ,dass es weiterhin enthält eine Gefahrenstufe-Bestimmungssektion zwischen der Speichersektion und der ersten Berechnungssektion, um ein Signal zur Inbetriebnahme der ersten Berechnungssektion auszugeben, wenn Ausgabedaten von der Datenerfassungssektion einen rechnerischen Eingangswert überschreiten.

11. Feueralarm-System gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Gefahrenstufen-Bestimmungssektion umfasst eine erste Vergleichssektion für die Auslösung eines Ausgabesignals, wenn die Ausgabedaten der Datenerfassungssektion einen rechnerischen Schwellenwert übersteigen, eine Sektion zur Berechnung der Durchschnittswerte für den Auszug bestimmter Daten aus dem Spei-

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eher und Weitergabe an die erste Vergleichssektion und Betriebsdurchschnittswerte, ein Speicher für die Betriebsdurchschnittswerte für die sequentielle Speicherung der Rechnerergebnisse der Betriebsdurchschnitts-Berechnungssektion sowie eine Gefahrenstufen-Vergleichssektion für die Ausgabe eines Signals zwecks Inbetriebsnahme der ersten Berechnungssektion, wenn das rechnerische Ergebnis der Betriebsdurchschnittswerte eine bestimmte Stufe überschreitet, wobei die erste Berechnungssektion Regressionslinien berechnet, die auf einer bestimmten Zahl von Betriebsdurchschnittswerten beruhen.

12. Feueralarm-System gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass die erste Vergleichssektion ein Ausgangssignal ausgibt, wenn eine bestimmte Anzahl von Ausgangsdaten der Datenerfassungssektion einen bestimmten rechnerischen Eingangswert überschreitet.

13. Feueralarm-System gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass die zweite Vergleichssektion eine Differenzberechnungssektion zur Berechnung der Unterschiede zwischen mehreren Betriebsdurchschnittswerten enthält, die aus der Betriebsdurchschnitts-Berechnungssektion stammen, sowie eine Unterschieds-Vergleichs sekt ion zur Ausgabe eines Signals zur Auslösung der ersten Berechnungssektion, wenn die errechneten Unterschiede einen bestimmten Wert überschreiten*

14. Feueralarm-System gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet ,dass die erste Vergleichssektion ein Ausgabesignal auslöst, wenn eine bestimmte Anzahl der Ausgangssignale aus dieser Erfassungssektion suczessiv einen rechnerischen Eingangswert überschreitet.