DE4321736B4

DE4321736B4 - Sensor device for oxidizable gases and operating method for the sensor device

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Publication number: DE4321736B4
Application number: DE19934321736
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Hellmann; Heinz Dipl.-Ing. Petig; Claus-Dieter Prof. Dr. Kohl; Jörg Dipl.-Phys. Kelleter; Olaf Dr.-Ing. Kiesewetter
Original assignee: Kiesewetter Olaf Dring
Current assignee: Kiesewetter Olaf Dring 98716 Geschwenda De
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2013-07-01
Also published as: DE4321736A1

Abstract

Betriebsverfahren für eine Sensoreinrichtung für oxidierbare Gase zum Betrieb in Verbindung mit brand- oder explosionsgefährdeten Anlagen oder Gebäuden; wobei die Sensoreinrichtung zumindest einen, mit verschiedenen Temperaturen arbeitenden, ein- oder mehrteiligen, Halbleiter-Gassensor aufweist, der oxidierbare Gase detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase CO, H₂ und C_mH_n gemessen werden und durch elektronische Auswertung der gemessenen Werte über ein Rechenprogramm Gaszustandsmuster (7) ermittelt und ausgewertet werden, wobei die Musterauswertung durch Vergleich des Zeitverlaufs eines ermittelten Gaszustandsmusters mit typischen Gefahrenzustandsmustern, Sonderereignismustern und Normalbetriebsmustern erfolgt.Operating method for a sensor device for oxidizable gases for operation in connection with fire or explosion-prone systems or buildings; wherein the sensor device has at least one single-part or multi-part semiconductor gas sensor working with different temperatures, which detects oxidizable gases, characterized in that the gases CO, H ₂ and C _m H _{n are} measured and by electronic evaluation of the measured values Gas state patterns (7) are determined and evaluated by means of a computer program, the pattern evaluation being carried out by comparing the time profile of a determined gas state pattern with typical danger state patterns, special event patterns and normal operating patterns.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für oxidierbare Gase und ein Betriebsverfahren für die Sensoreinrichtung, insbesondere zum Betrieb in Verbindung mit brand- oder explosionsgefährdeten Anlagen oder Gebäuden, wobei die Sensoreinrichtung zumindest einen, mit verschiedenen Temperaturen arbeitenden, ein- oder mehrteiligen, Halbleiter-Gassensor aufweist, der oxidierbare Gase delektiert und wobei aus den delektierten Werten durch eine elektronische Auswertung über ein Rechenprogramm Gaszustände und Gaszustandsmuster ermittelt und ausgewertet werden und wobei die Musterauswertung vorzugsweise durch Vergleich des ermittelten Gaszustandsmusters mit typischen Gefahrenzustandsmustern, Sonderereignismustern und Normalbetriebsmustern erfolgt.The invention relates to a sensor device for oxidizable Gases and an operating method for the sensor device, in particular for operation in connection with at risk of fire or explosion Facilities or buildings, wherein the sensor device has at least one with different temperatures working, one or has multi-part, semiconductor gas sensor, the oxidizable gases detected and from the detected values by an electronic Evaluation via a computer program gas states and gas state patterns are determined and evaluated, and wherein the sample evaluation preferably by comparing the determined Gas status pattern with typical hazard status patterns, special event patterns and Normal operating patterns are carried out.

Sensoreinrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind prinzipiell bekannt, so z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 13 607 . Die in derartigen Geräten eingesetzten Sensoren und ihre Herstellung sind ebenfalls bekannt, so z. B. aus der Zeitschrift "der elektroniker", Sonderdruck aus Heft 1 /86, Titel: "Ein Gassensor aus Zinndioxid für oxidierbare Gase". In diesem Aufsatz ist auch der Wirkungsmechanismus und die Herstellung eines derartigen Gassensors näher beschrieben. Sensor devices of the type described above are known in principle, for. B. from the German utility model G 91 13 607 , The sensors used in such devices and their manufacture are also known, for. B. from the magazine "der elektroniker", reprint from issue 1/86, title: "A gas sensor made of tin dioxide for oxidizable gases". This article also describes the mechanism of action and the manufacture of such a gas sensor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sensoreinrichtung für oxidierbare Gase und ein Betriebsverfahren für diese Sensoreinrichtung anzugeben, die gegenüber dem bekannten Gerät, wenn es z. B. mit den in dem genannten Aufsatz erwähnten Schichtsensoren, die bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Empfindlichkeiten für die oxidierbaren Gase aufweisen, betrieben wird, erhebliche Vorteile, insbesondere in Bezug auf die Detektionssicherheit, aufweisen. Darüber hinaus soll auch eine Bewertung der detektierten Verhältnisse möglich sein. Desweiteren eine generelle Erhöhung der Betriebssicherheit und die Vermeidung von Täuschungsalarme aufgrund von Sonderereignissen und Fehlalarme. Dazu soll eine Selbstadaption in bezug auf betriebsbedingte Vorgaben möglich sein.It is an object of the invention Sensor device for specify oxidizable gases and an operating method for this sensor device, the opposite the well-known device, if it is e.g. B. with the layer sensors mentioned in the article mentioned, the different sensitivities at different temperatures for the have oxidizable gases, is operated, considerable advantages, in particular with regard to detection reliability. Furthermore An evaluation of the detected conditions should also be possible. Furthermore one general increase operational safety and avoidance of false alarms due to Special events and false alarms. For this purpose, a self-adaptation be possible with regard to operational requirements.

Die Aufgabe wird durch die Kombination der in Anspruch 1 genannten Lösungsmerkmale gelöst. Es ist dabei vorgesehen, daß die Auswertung auf der Grundlage der delektierten Werte von CO, H₂, C_nH_m, z. B. CH₄, und Kombinationen dieser Gase unter Berücksichtigung des H₂O-Einflusses durch die Anwendung von Auswertungs-Algorithmen erfolgt. Die Auswertungs-Algorithmen arbeiten insbesondere mit Mustern auf der Basis einer Quotientenauswertung, mit Mustern auf der Basis von Differenzauswertungen, z. B. der CO-H₂-Differenzenverläufe und Tendenzen der Differenzen sowie auf der Grundlage der Amplituden (Schwankungsbreiten) der ermittelten Zustände oder Gaszustandsmuster. Es erfolgt dabei eine rechnerische Korrektur der delektierten Werte unter Berücksichtigung der nur relativen Selektivität der Messungen bei den verschiedenen Temperaturen, da Halbleiter-Gassensoren ihre Widerstände unter dem Einfluß von oxidierenden Gasen aufgrund der Gesamtwirkung des Gasgemisches ändern, wobei lediglich eine Teilselektivität für H₂, CO und C_nH_m erreichbar ist. Dazu ist der H₂O-Einfluß zu berücksichtigen. Die Teilselektivität kann durch die Verwendung einer einige Atomlagen dicken Schutzschicht, z. B. aus Quarz, über dem Halbleiter, z. B. S_nO₂, erhöht werden. Es ist jedoch immer eine gewisse "Überkreuz"-Einflußnahme, der neben dem Haupteinflußgas, z. B. H₂ oder CO, an der Reaktion beteiligten anderen Gase zu berücksichtigen.The object is achieved by the combination of the solution features mentioned in claim 1. It is envisaged that the evaluation based on the detected values of CO, H ₂ , C _n H _m , z. B. CH ₄ , and combinations of these gases taking into account the H ₂ O influence by the use of evaluation algorithms. The evaluation algorithms work in particular with patterns based on a quotient evaluation, with patterns based on difference evaluations, e.g. B. the CO-H ₂ difference profiles and tendencies of the differences and on the basis of the amplitudes (fluctuation ranges) of the determined states or gas state patterns. There is a computational correction of the detected values taking into account only the relative selectivity of the measurements at the different temperatures, since semiconductor gas sensors change their resistances under the influence of oxidizing gases due to the overall effect of the gas mixture, only a partial selectivity for H ₂ , CO and C _n H _m can be reached. The H ₂ O influence must be taken into account. The partial selectivity can be achieved by using a protective layer a few atomic layers thick, e.g. B. of quartz, over the semiconductor, for. B. S _n O ₂ can be increased. However, there is always a certain "crossover" influence which, in addition to the main influence gas, e.g. B. H ₂ or CO, to take into account other gases involved in the reaction.

Die Mustererkennung selbst erfolgt im Anschluß an eine Signalbewertung bezogen auf Schwellwerte, die in Langzeitversuchen ermittelt wurden. Die Signalbewertung stützt sich dabei insbesondere auf die Größen: Schwankung der Amplituden, Verhältnis der Amplituden, Verhältnis der Schwankungen, Tendenz der Verhältnisse, Tendenz der Verhältnisse der Schwankungen sowie ggf. auch auf weitere einflußnehmende Rechengrößen, z. B. die Beschleunigung von Tendenzen.The pattern recognition itself takes place in connection to a signal evaluation based on threshold values that are in long-term trials were determined. The signal evaluation is supported in particular on the sizes: fluctuation the amplitudes, ratio the amplitudes, ratio of fluctuations, tendency of the relations, tendency of the relations the fluctuations and possibly also other influencing factors Calculated quantities, e.g. B. the acceleration of trends.

Eine Alarmauslösung erfolgt nach mehrfachem Ermitteln eines Alarmzustandes, wobei die Feststellung des Alarmzustandes sowohl nach mehrfachem geringen Überschreiten mehrerer kritischer Werte als auch nach großem Überschreiten eines kritischen Wertes erfolgt. Sie erfolgt also erst nach Verifizieren der ermittelten Werte, d. h, wenn mehrere zyklische Abtastungen und Rechenvorgänge nahezu identische Überschreitungen von kritischen Werten ergeben haben.An alarm is triggered several times Determining an alarm state, the determination of the alarm state both after several small exceedances several critical values as well as after a critical value has been exceeded Value. It is therefore only carried out after verification of the determined Values, d. h, if several cyclical scans and calculations are almost identical exceedances of critical values.

Die Sensoreinrichtungen für oxidierbare Gase sind vorteilhaft in einer Anlage oder in Gebäuden verteilt angeordnet und sowohl einzeln, in bekannter Form nacheinander, aber auch in beliebigen Verteilungskonfigurationen abfragbar und ggf. darstellbar. Beliebige Verteilungskonfigurationen erlauben es z. B. alle Kopfstationssensoreinrichtungen oder alle Dachlüftungssensoreinrichtungen o. ä. vergleichend abzufragen. So kann ein gutes Bild über den atmosphärischen Gesamtzustand einer Anlage erhalten werden.The sensor devices for oxidizable Gases are advantageously distributed in a system or in buildings and both individually, in known form one after the other, but also in Any distribution configurations can be queried and, if necessary, displayed. Any distribution configurations allow z. B. all head station sensor devices or all roof ventilation sensor devices or similar query. So a good picture can be made about the atmospheric Overall condition of a plant can be preserved.

Die Sensoreinrichtungen selbst sind vorteilhaft über Datenleitungen mit einer Zentrale verbunden, wobei die Datenleitungen sowohl Daten als auch die Energie für die Heizung der Sensoren und auch ggf. für eine dezentrale Auswertung über eine Mustererkennungselektronik übertragen. So kann vorteilhaft auf ein gesondert es Energienetz für die Sensoreinrichtungen verzichtet werden, dies ist ein erheblicher Kostenvorteil. Wegen der relativ geringen Energie, die über Datenleitungen, z. B. Zweidraht-Datenbusse übertragen werden kann, ist die Heizleistung in den Sensoren und damit die erreichbare Sensorbetriebstemperatur begrenzt. Diesem Nachteil kann aber durch eine verbesserte Mustererkennung Rechnung getragen werden, die die geringere Selektivität der bei niedrigeren Temperaturen betriebenen Halbleiter-Gassensoren ausgleicht. Der geringfügig höhere Aufwand an Rechentechnik liegt weit unter dem höheren Aufwand, der für Sensoren mit höheren Betriebstemperaturen getrieben werden müßte. Natürlich wäre es ideal, mit bei niedrigen Temperaturen hochselektiv arbeitenden Sensoren zu arbeiten. Derartige, Sensoren sind jedoch z.Zt. nicht herstellbar und solange muß mit einer bei nicht idealen Gaszuständen korrigierend wirkenden Mustererkennung gearbeitet werden.The sensor devices themselves are advantageously connected to a control center via data lines, the data lines both data and the energy for heating the sensors and possibly also for one decentralized evaluation transmitted via pattern recognition electronics. A separate energy network for the sensor devices can thus advantageously be dispensed with, which is a considerable cost advantage. Because of the relatively low energy that is transmitted via data lines, e.g. B. two-wire data buses can be transmitted, the heating power in the sensors and thus the achievable sensor operating temperature is limited. However, this disadvantage can be taken into account by improved pattern recognition, which compensates for the lower selectivity of the semiconductor gas sensors operated at lower temperatures. The slightly higher expenditure on computing technology lies far below the higher expenditure which would have to be carried out for sensors with higher operating temperatures. Of course, it would be ideal to work with sensors that are highly selective at low temperatures. Such sensors are currently, however. cannot be produced and must be worked with a pattern recognition which has a corrective action in the case of non-ideal gas conditions.

Vorteilhaft werden die Sensorauswertungseinrichtungen oder die zentrale Auswertungseinrichtung selbstlernend ausgebildet, insbesondere selbstlernend in bezug auf die Schwellwerte in der Grundbelastung der Zeitzustandskriterien oder des Temperatureinflusses. So können vorteilhaft auch jahreszeitliche Einflüsse, spezielle Windrichtungseinflüsse, Sonneneinstrahlungseinflüsse, die z. B. bei Kohle die CH₄-Ausgasung erheblich beeinflussen, sowie Alterungseinflüsse berücksichtigt werden. Die Selbstlernfähigkeit wird dabei, z. B. über Algorith men mit Einflußfaktoren erreicht, sie kann aber auch über Neuro-Fuzzy-Selbstlernsysteme erreicht werden. Diese sind insbesondere vorteilhaft, wenn keine eindeutigen, durch Algorithmen erfaßbare, Zusammenhänge zwischen einzelnen Grundbelastungszuständen etc. und den Sensorwerten herstellbar sind.The sensor evaluation devices or the central evaluation device are advantageously designed to be self-learning, in particular self-learning in relation to the threshold values in the basic load of the time status criteria or the influence of temperature. Seasonal influences, special wind direction influences, solar radiation influences, which e.g. B. in coal significantly affect the CH ₄ outgassing, and aging influences are taken into account. The self-learning ability is z. B. achieved using algorithms with influencing factors, but it can also be achieved using neuro-fuzzy self-learning systems. These are particularly advantageous if no clear correlations, which can be determined by algorithms, can be established between individual basic load conditions etc. and the sensor values.

Die erfindungsgemäßen Sensoreinrichtungen mit ihrem Betriebsverfahren wurden zur Detektion von Gefahrenzuständen in Bekohlungsanlagen für Braunkohle entwickelt. Versuche haben ergeben, daß sie aber z. B. ebenso für die Entdeckung gefährlicher Zustände in Steinkohle verarbeitenden Anlagen, Gewinnungsanlagen von Kohle aller Art, Erdgas-Stationen und Verarbeitungseinrichtungen sowie bei explosionsgefährdeten Anlagen, z. B. bei Anlagen die H₂ verarbeiten, geeignet sind. In spezifischer Anpassung sind sie auch für alle anderen industriellen Anwendungen, insbesondere für Anwendungen in staubbelasteten Umgebungen, geeignet. Dies gilt auch für Mühlen oder Brecheranlagen aller Art.The sensor devices according to the invention with their operating method were developed for the detection of dangerous conditions in coaling plants for lignite. Experiments have shown that, for. B. also for the discovery of dangerous conditions in hard coal processing plants, coal extraction plants of all kinds, natural gas stations and processing facilities as well as in potentially explosive plants, eg. B. in systems that process H ₂ , are suitable. In specific adaptation, they are also suitable for all other industrial applications, in particular for applications in dusty environments. This also applies to mills or crushing plants of all kinds.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, aus denen weitere, auch erfindungswesentliche, Einzelheiten zu ersehen sind. Im einzelnen zeigen:The invention is based on drawings explained in more detail which further details, also essential to the invention, can be seen are. In detail show:

1 das Hauptprogramm der Halbleiter-Gassensorgeräte-Auswertung in schematisierter Blockdarstellung, 1 the main program of the semiconductor gas sensor device evaluation in a schematic block diagram,

2, 3, 4, 5 und 6 die einzelnen Programmschritte der Größenberechnungen, 2 . 3 . 4 . 5 and 6 the individual program steps of the size calculations,

7 und 8 die Programmschritte der Signalbewertung bezogen auf Schwellwerte, 7 and 8th the program steps of the signal evaluation based on threshold values,

9 die Programmschritte der Mustererkennung/des Mustervergleichs, 9 the program steps of pattern recognition / pattern comparison,

10 die Alarmschleife und 10 the alarm loop and

11 Defektions- und Auswertungskurven aus Versuchen in einer Braunkohlen-Bekohlungsanlage. 11 Defection and evaluation curves from tests in a lignite coaling plant.

Das in 1 wiedergegebene Hauptprogramm für die Mustererkennung und den Mustervergleich mit Alarmbewertung ist sowohl in einem zentralen Rechengerät als auch dezentral in mit EEPROM's ausgerüsteten dezentralen Recheneinheiten ausführbar. Der grundsätzliche Aufbau der Sensoreinrichtung entspricht dem Aufbau der Sensoreinrichtung in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 43 02 367.3 . Insofern ist die, als Anlage beigefügte P 43 02 367.3 als Teil der Offenbarung anzusehen. Die Auswertung der von den Sensoren gemessenen Werte ist jedoch grundsätzlich anders und erlaubt z. B. nicht nur die Detektion kritischer Zustände, sondern auch die Detektion von Bränden. Ein mit diesem Programm ausgerüstetes Gerät ist daher im Gegensatz zu dem in der P 43 02 367.3 geeignet, die bisher verwendeten Brandmelder abzulösen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil.This in 1 reproduced main program for pattern recognition and pattern comparison with alarm evaluation can be executed both in a central computing device and decentrally in decentralized computing units equipped with EEPROMs. The basic structure of the sensor device corresponds to the structure of the sensor device in the unpublished German patent application P 43 02 367.3 , In this respect, the one attached P 43 02 367.3 to be considered part of the revelation. However, the evaluation of the values measured by the sensors is fundamentally different. B. not only the detection of critical conditions, but also the detection of fires. A device equipped with this program is therefore in contrast to that in the P 43 02 367.3 suitable to replace the fire detectors previously used. This is an essential advantage.

Im einzelnen bedeutet in 1 der Block 1 die Reset-Routine und Block 2 das Initialisieren des Gerätes. In Block 3 wird die Bedienung der Geräteschnittstellen vorgenommen und in Block 4 werden die in einer Interrupt-Routine, d. h. zyklisch, gemessenen Widerstände der sensitiven Schichten normiert. In Block 5 werden die Signalamplituden linearisiert und Block 6 dient der Prüfung der, Differenz zum Arbeitspunkt und ggf. der Arbeitspunktkorrektur. Der Hauptteil des Programms liegt in den Programmblöcken 7, 8, 9 und 10, die in den folgenden Figuren im einzelnen erläutert werden. 11 bezeichnet die Rückführung der Alarmbewertung, so daß sich eine Schleife bildet, die es ermöglicht, das Mehrfachauftreten eines Alarmzustandes zu ermitteln und schließlich den Alarm auszugeben. Die Alarmausgabe führt dann zu den aus der allgemeinen Brandmeldetechnik bekannten Maßnahmen und wird mit ebenfalls vorbekannten Einrichtungen der bestehenden Alarmzentralen ausgeführt.In particular, in means 1 the block 1 the reset routine and block 2 initializing the device. In block 3 the device interfaces are operated and in block 4 the resistances of the sensitive layers measured in an interrupt routine, ie cyclically, are standardized. In block 5 the signal amplitudes are linearized and block 6 serves to check the difference to the working point and, if necessary, the working point correction. The main part of the program is in the program blocks 7 . 8th . 9 and 10 which are explained in detail in the following figures. 11 denotes the feedback of the alarm evaluation, so that a loop forms, which makes it possible to determine the multiple occurrence of an alarm state and finally to output the alarm. The alarm output then leads to the measures known from general fire alarm technology and is carried out with likewise known devices of the existing alarm centers.

Die 2 bis 10 zeigen die Programmabläufe in den bekannten Programmstrukturdarstellungen. Zur Vereinfachung sind die einzelnen Programmschritte in den Programmteilen wiedergegeben.The 2 to 10 show the program sequences in the known program structure representations. To simplify matters, the individual program steps are shown in the program sections.

Zur Ausführung des Programms sind, auch teilweise erfinderische, Algorithmen vorgesehen, die mit ihren Abkürzungen im folgenden als Liste der Prozeduren wiedergegeben sind. Zusammen mit den Programmstrukturen in den 2 bis 10 ergeben sie eine Anweisung nach denen für den Durchschnittsfachmann eine erfindungsgemäße Programmierung möglich ist. Programmierungsgrundlagen sind aus der sogenannten Liste der Prozeduren zu ersehen, die programmtechnische Hinweise mit den physikalischen und mathematischen Grundlagen des Programms verbinden und insofern Hinweischarakter haben.Algorithms are also provided for executing the program, some of which are inventive, and their abbreviations are given below as a list of the procedures. Together with the pro gram structures in the 2 to 10 they give an instruction according to which a programming according to the invention is possible for the average specialist. Programming basics can be seen from the so-called list of procedures, which combine program-related information with the physical and mathematical foundations of the program and are therefore indicative.

Liste der Prozeduren:List of procedures:

G i → normalize → g standard i = G i · F + norm i · (1 - f) f = 0.01 g i = G i / norm i
g i → correct zero point → S i if null i > g i THEN zero i = g i · f 1 + zero i (1 - f 1 ) f 1 = 0.5 if null i <g i THEN zero i = g i · f 2 + zero i (1 - f 2 ) f 2 = 0.5
S i → fluctuations → ΔS i h i = differentiate (S i ) (τ = 1 min) if h i > 0 THEN h1 i = h i ELSE h1 i = 0 if h i <0 THEN –h i = h i ELSE –H i = 0 h3 i = low pass (h1 i ) (τ = 10 min) h4 i = low pass (h2 i ) (τ = 10 min) h5 i = SQR (h3 i · h4 i ) ΔS i = low pass (h5 i ) (τ = 10 min)
S i → ratio of the signals → V n
with the combinations
ΔS i → ratio of fluctuations → V n Δ
with the combinations
V n → change of conditions → T n h1 n = low pass (V n ) (τ = 10 min) h2 n = differentiate (h1 n ) (τ = 20 min) T n = h2 n · ff = scaling factor
V n Δ → change in the ratios of the fluctuations → T n Δ h1 n = low pass (V n Δ) (τ = 40 min) h2 n = differentiate (h1 n ) (τ = 30 min) T n Δ = h2 n · ff = Scaling factor Functions: low pass (a)
Low pass = tp differentiate (a) time constant τ enters low pass h = low pass (a) diff. = (a - h) ff factor, typically approx. 10 differentiate = diff

In Fig. 11 sind mit S₁, S₂ und S₃ die einzelnen Sensorsignale bezeichnet, während mit ΔS₁, ΔS₂, ΔS₃ die Schwankungen der gemessenen Größen bezeichnet sind. Die programmtechnische Folgerung ergibt sich aus der Kurve V^Δ _3,1 aus der sich eine klare Überschreitung des gesetzten Schwellwertes zu Beginn eines Versuchsbrandes ergibt. Während des Brandes ergibt sich ein Abfall, d. h. ein negativer Verlauf von T^Δ _3,1, aus dem eine einwandfreie Anzeige für das Vorliegen des Brandzustandes entnehmbar ist. Die Bezeichnung der Sensoren ist wie in der erwähnten P 43 02 367.3 . Mit V^Δ ist das Verhältnis der Differenz und mit T^Δ die Tendenz der Differenz zwischen den Werten der mit 1, 2 oder 3 bezeichneten Sensoren gemeint.In Fig. 11 S ₁ , S ₂ and S ₃ denote the individual sensor signals, while ΔS ₁ , ΔS ₂ , ΔS ₃ denote the fluctuations in the measured quantities. The program-related conclusion results from curve V ^Δ _3.1 , which clearly exceeds the set threshold value at the beginning of a test fire. During the fire there is a drop, ie a negative course of T ^Δ _3.1 , from which a perfect indication of the presence of the fire condition can be gathered. The designation of the sensors is as in that mentioned P 43 02 367.3 , V ^Δ is the ratio of the difference and T ^{Δ is} the tendency of the difference between the values of the sensors denoted by 1, 2 or 3.

Die Darstellung in 11 selbst (Zeitachse waagrecht, 5 min Teilung) beginnt mit einem Bandlauf ohne oder nur mit geringfügiger Belegung durch Braunkohle, dann folgt der Versuchsbrand mit Alarmsignalausgabe, auf die wiederum nach einer Zwischenzeit ein Bandlauf mit Braunkohlenbelegung folgt. In dieser Bandlaufphase wird im wesentlichen nur CH₄ und CO emittiert. Wie sich zeigt, gibt es signifikante Unterschiede in der Ausgasung bei Bränden und Normalzuständen. Das gleiche ist für den Unterschied von offenen Bränden, Schwelbränden und Sonderereignissen, z. B. Kabelschmorbränden, bemerkbar. Die Signalkurven für die einzelnen Sensoren S₁, S₂ und S₃ können in verschiedenen Farben angezeigt werden, so ist es leicht und einfach möglich sowohl die Einzelsensoren, als auch z. B. die Musterauswertegrößen gut unterscheidbar darzustellen. In verschiedenen Darstellungs-Programmstufen können dabei Differenzen, Quotienten, Tendenzen etc. dargestellt werden. So kann eine laufende detaillierte Kontrolle der Anlagenzustände erfolgen.The representation in 11 itself (horizontal time axis, 5 min division) begins with a strip run with little or no occupancy by lignite, followed by the test fire with alarm signal output, which in turn is followed by a strip run with lignite occupancy after a while. In this band running phase essentially only CH ₄ and CO are emitted. As can be seen, there are significant differences in the outgassing during fires and normal conditions. The same is for the difference between open fires, smoldering fires and special events, e.g. B. Braised cable, noticeable. The signal curves for the individual sensors S ₁ , S ₂ and S ₃ can be displayed in different colors, so it is easy and simple to do both the individual sensors and z. B. to represent the sample evaluation sizes clearly distinguishable. Differences, quotients, tendencies, etc. can be displayed in different display program levels. This means that the system status can be checked in detail on an ongoing basis.

Das Auftreten von typischen Entwicklungsmustern, bei denen Wasserstoff als Hauptsensoreinfluß wirkt, erlaubt eine eindeutige Zuordnung von unterschiedlichen Zuständen auch bei unterschiedlichen Entfernungen und Verdünnungsverhältnissen der erzeugten Gase. Durch die Mustererkennung können Verdünnungseinflüsse weitgehend ausgeschaltet werden. Mit festgelegten Schwellwerten ergibt sich so die Möglichkeit einer selektiven Überwachung in bisher unerreicht guter Form.The appearance of typical development patterns, where hydrogen acts as the main sensor influence allows a clear Assignment of different states even with different ones Distances and dilution ratios of the gases produced. Pattern recognition can largely eliminate the effects of dilution become. This creates the possibility with defined threshold values selective monitoring in unprecedented good shape.

Claims

Operating method for a sensor device for oxidizable gases for operation in connection with fire or explosion-prone systems or buildings; wherein the sensor device has at least one single-part or multi-part semiconductor gas sensor working with different temperatures, which detects oxidizable gases, characterized in that the gases CO, H ₂ and C _m H _{n are} measured and by electronic evaluation of the measured values via a computer program gas state pattern ( 7 ) are determined and evaluated, the pattern evaluation being carried out by comparing the time profile of a determined gas state pattern with typical dangerous state patterns, special event patterns and normal operating patterns.

Operating method according to claim 1, characterized in that a quotient evaluation takes place.

Operating method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the evaluation takes into account the courses and tendencies of CO-H ₂ differences.

Operating method according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the evaluation is based the fluctuation amplitude size (fluctuation range) the determined gas state pattern takes place.

Operating method according to one of the claims. 1 to 4, characterized in that a correction taking into account the individual selectivity of the measurements at the different temperatures.

Operating method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pattern recognition in the connection to a signal evaluation based on threshold values that were used in long-term trials were determined.

Operating method according to claim 6, characterized in that the signal evaluation after calculating the quantities: fluctuation the amplitudes, ratio the amplitudes, ratio the fluctuation, tendency of the relationships and the trend of relationships the fluctuations occur.

Operating method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tendency (first derivative) of Quotients, differences and amplitude sizes and also the acceleration of changes (second Derivative) is used as a model evaluation criterion.

Operating method according to one of claims 1 to 8, characterized in that an alarm triggering after multiple determinations an alarm condition occurs.

Operating method according to claim 9, characterized in that the determination of the alarm status after several small exceedings several critical values or after a critical value has been exceeded Value.

Operating method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sensor devices for oxidizable Gases in a plant or in buildings distributed and arranged individually, one after the other, as well as in any distribution configurations queried and / or displayed become.

Sensor device for oxidizable gases for operation in connection with fire or explosion-endangering plants or buildings, wherein the sensor device has at least one, with different temperatures, single or multi-part, semiconductor gas sensor that detects oxidizable gases, characterized in that the sensor device It is designed that from the measured values for the gases CO, H ₂ and C _m H _n by means of an electronic evaluation using a computer program, gas state patterns ( 7 ) are determined and evaluated, the pattern evaluation being carried out by comparing the time profile of a determined gas state pattern with typical dangerous state patterns, special event patterns and normal operating patterns.

Sensor device for oxidizable gases according to claim 12, characterized in that this via data lines with a Central is connected, the data lines both data and also the energy for heating the sensors and also for decentralized evaluation transmitted with a pattern recognition electronics.

Sensor device for oxidizable gases after a of claims 12 or 13, characterized in that these are self-learning in Reference to the threshold values in a basic exposure and / or of Alarm status criteria is formed.

Sensor device for oxidizable gases after a of claims 12, 13 or 14, characterized in that this for detection of critical gas conditions in plants or buildings is used.

Sensor device for oxidizable gases after a of claims 12 to 15, characterized in that this is a screen display with selectable Display of the detected values and patterns in their time course.