EP0125387A1 - Verfahren und Einrichtung zur Gefahrenmeldung - Google Patents
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- EP0125387A1 EP0125387A1 EP84101105A EP84101105A EP0125387A1 EP 0125387 A1 EP0125387 A1 EP 0125387A1 EP 84101105 A EP84101105 A EP 84101105A EP 84101105 A EP84101105 A EP 84101105A EP 0125387 A1 EP0125387 A1 EP 0125387A1
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- G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
- G08B29/16—Security signalling or alarm systems, e.g. redundant systems
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- G08B26/004—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with common interrogation of substations
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- G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
- G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
- G08B29/181—Prevention or correction of operating errors due to failing power supply
Definitions
- the invention relates to a method for signal transmission in an alarm system with a central signal station and are being sent from the central signal station interrogation signals remote therefrom hazard detectors and, after receipt of the A bfragesignale from the hazard detectors with a characteristic for each hazard detector delay time the state of the hazard detector corresponding Response signals are sent, which are received and evaluated by the signal center.
- the hazard detectors can react to the conditions to be expected and reported for the respective use and can have appropriate sensors that respond, for example, to a fire, smoke, flames or certain gases, or to a break-in or theft.
- Such methods and devices are known, for example, from DE 25 33 330 and allow the origin of the response signal and the location of the hazard detector to be determined and identified from the delay time of the response signals, and the presence and degree of a hazardous situation, for example, from the duration of the response signal the smoke density.
- the disadvantage here is that for the S Ig nalübertragung only the two mentioned parameters are available, and therefore further desired in the signal Central information can not be easily transferred from the hazard detectors. The operational readiness and the correct functioning of the danger detectors cannot be determined in the signaling center in this way, and the device can deliver faulty signals or become inoperable without being noticed.
- Difficulties of this kind can be avoided by signal transmission by wireless means, e.g. by means of electromagnetic radiation, such as radio waves or infrared radiation, or by means of ultrasound.
- the energy supply to the individual hazard detectors is usually provided by batteries provided in each hazard detector.To ensure the longest possible service life of these batteries and the long-term availability of such a hazard detection system of at least one year, the energy consumption of the hazard detectors must be kept to a minimum and it is imperative to continuously and automatically monitor the operating state of the battery and thus the functionality of the individual hazard detectors in the signaling center, and to locate and remedy a defect immediately.
- Previously known hazard detection systems were not able to do this, or only to a limited extent.
- the invention sets itself the task of eliminating the disadvantages of the prior art mentioned, and in particular to provide a method and a device for hazard reporting that a fail-safe signal transmission with the lowest possible energy consumption of the hazard detector and with simultaneous monitoring of the function and operational readiness of the hazard detector guaranteed.
- this object is achieved in that the danger detectors in the state of a danger send out a response signal after every n interrogation signal, where n is a predetermined integer, and that the danger detectors in the operational state without a danger being present, however, after every m.
- n 1, the hazard detectors sending out a response signal after each query signal, provided that there is a dangerous state, but without such a situation, first allowing several query signals to pass without an answer before an answer is given, e.g. only after every fifth interrogation signal, so that the danger detectors report the danger immediately and without delay in the state of danger, but in the normal state they are in the waiting state with the least possible energy consumption while protecting the battery as much as possible, but nevertheless the operating state is periodically monitored and reported at short intervals .
- the hazard detectors when operational readiness decreases, e.g. due to decreasing battery voltage only on every p. Answer the interrogation signal, where p is greater than m, i.e. that the hazard detectors only respond in longer intervals. In this way, an impending inoperability of a hazard detector can be recognized in good time and the battery replaced, and the battery can also be spared if the battery voltage decreases.
- the evaluation can advantageously be carried out in the signaling center in such a way that from the incoming response signals for each hazard detector it is determined according to their individual time delay how many response signals have been received after a certain number q of query signals. With a number of at least x, i.e. when responding to almost every query signal, a danger is signaled, with a smaller number y the operational readiness.
- the interrogation and response signals consist of vibration or pulse packets with a specific frequency and duration. This not only improves the interference immunity of the transmission, it can also be used to transmit additional parameters, e.g. of the value of a parameter that characterizes the dangerous situation.
- the invention can be applied to all known signal transmission methods, including, among other things, transmission using electrical lines or optical fibers.
- Particular advantages for example a particularly simple installation, result, however, in the case of wireless transmission, for example by means of radio waves or ultrasound, and in particular in the case of transmission by means of infrared radiation.
- the external interference that is common with radio waves and ultrasound can be avoided, and furthermore, when using infrared radiation, there are no official requirements that hinder the application.
- the high bandwidth of the optical transmitters also makes it possible to provide a larger number of transmission channels than in other transmission methods, and to monitor a larger number of hazard detectors, up to more than one hundred, from a single signaling center, to a large extent in a fail-safe and particularly simple manner, without Installation effort, and with automatic function monitoring of the entire system.
- FIG. 1 shows the arrangement of a hazard detection system using the example of a device for monitoring a room R, for example a warehouse, a factory room or an open-plan office.
- a signaling center S is located at a central point, for example on a longitudinal wall of room R.
- Various types of danger detectors are distributed over room R according to the risks to be expected.
- the room ceiling edge detector B F 1, F 2 ... F 4 for example, heat, smoke or flame detector, arranged so that it covers the whole space Ueberwachungs Scheme.
- Intrusion detectors B 1 are located at the inputs.
- B 2 which can be designed, for example, as light or infrared barriers, as door contacts or as vibration sensors.
- Glass breakage detectors G 1 , G 2 are installed on the windows, and a motion detector U is located at the central point of the room, which can be designed, for example, as an infrared body radiation detector or as a Doppler effect ultrasound detector.
- a day / night circuit can also be provided, in which certain hazard detectors, for example intrusion detectors B 1 , B 2 and motion detector U, can be switched off during the day, but all hazard detectors are switched on during the night.
- the individual hazard detectors are as low-power as possible and are powered by batteries.
- All hazard detectors are connected to the signal center S by means of a specific signal transmission means. These can be electrical lines. To avoid a large installation work, particularly when a plurality of hazard detectors which are to be monitored ignalmix by the same S, but is advantageously provided a wireless signal transmission. It should be noted that the device must not be sensitive to external interference, as is often the case with ultrasound systems, or may itself interfere with the surroundings and other systems, like most radio waves, and the effect as far as possible must be limited to the actual protection area, and a sufficiently large number of transmission channels must be available for a large number of hazard detectors. The transmission medium for the special application must be selected accordingly. Although other transmission means are often quite usable, for applications with particularly unfavorable conditions, signal transmission by means of infrared radiation has proven to be particularly favorable for meeting all requirements.
- the signal center S in the exemplary embodiment shown is therefore set up to periodically transmit interrogation signals in the form of infrared radiation to all hazard detectors at certain time intervals.
- Each hazard detectors are either in the visual range of the signal center and receive the interrogation signals directly, or they eralten this by reflection at walls or special reflectors, and enter the S ignalmulti response signals corresponding to the respective state of the alarm indicator on, and likewise in the form of infrared -Radiation, which are evaluated in the signal center for display and notification.
- each hazard detector only emits its response signal with a certain delay time, which is characteristic of the hazard detector concerned, after the query signal arrives.
- the individual response signals are therefore staggered in time with respect to the interrogation signals and follow one another at different time intervals between two interrogation signals, so that the origin of the response signal can be determined from the time difference between the interrogation and response signal in the signaling center and the corresponding hazard detector can be located.
- the individual hazard detectors contain a specific sensor for the phenomenon to be monitored. This sensor now controls the transmission of the response signals in such a way that, in the normal case, when there is no dangerous state, that is to say no smoke or no movement in the monitored room, the response signals for a certain time or up to a certain time Number of query signals can be suppressed, or it is only after every m. Interrogation signal, for example after every fifth, a response signal is given.
- the battery for the intrinsic voltage supply required for each hazard detector in the case of wireless signal transmission is therefore loaded as little as possible, and the hazard detectors allow a particularly long operating time without the battery having to be replaced.
- signals are even rarer, for example only after every p.
- Query signal are given, for example instead of after every fifth only after every tenth query signal.
- This longer time interval of the response signals can be evaluated in the signaling center to signal an impending battery defect, so that the used battery can be replaced in good time.
- a complete battery failure, a detector defect or a sabotage attempt can be determined by the fact that no response signals are received by a danger detector in the signaling center.
- FIG. 2 shows the time diagrams of the interrogation signals sent by the signal center S and of the response signals returned by four selected danger detectors F 1 , B 1 , G 1 , U for an assumed dangerous situation, for example.
- the signal center S sends periodically at certain times t 0 , t l , t 2 ..., for example at time intervals ⁇ t of approximately one second interrogation signals.
- These consist, as shown enlarged in the first interrogation signal of a vibration or pulse packet with a frequency of about 30 to 100 kHz and a time duration of about 1 lOmsec, the t o between within the prescribed for the interrogation signal period ⁇ t and t ol of a total of 3 - 30 msec duration.
- time periods t o1 -t o2 , t o2 ... are reserved for the time-graded response signals of the individual hazard detectors, and have an analog time duration of likewise 3 msec, with safety intervals t of approx. 1-10 msec duration between the time periods for the individual signals to avoid interference from different hazard detectors and to compensate for the inevitable tolerances of the components used.
- approximately 250 channels can be created for the simultaneous monitoring of hazard detectors, the status of each hazard detector being able to be determined individually and independently of one another in the signaling center.
- the following diagrams show the response signals for four selected hazard detectors that are in different states.
- the first danger detector F 1 for example a fire detector, only emits a response signal with its own time delay after every fifth interrogation signal. This is interpreted in the signaling center in such a way that there is no dangerous condition, i.e. no fire.
- the second hazard detector B 1 for example an intrusion detector, only delivers a response signal after every tenth interrogation signal. This indicates that although there is no dangerous condition, the battery of this hazard detector has deteriorated and must be replaced urgently.
- the third danger Detector G 1 for example a glass break detector does not provide a response signal at all, which means that this hazard detector is not functional, for example due to component failure or sabotage.
- the fourth hazard detector U for example a motion detector, gives an answer signal after each interrogation signal. This shows that there is an alarm situation because a person is moving in the monitored room without authorization. For some reason, individual response signals may not appear, for example at time t 3 in the diagram.
- the evaluation in the signaling center expediently takes this into account and also delivers a danger signal if individual response signals should fail to appear.
- Figure 3 shows an example of a possible circuit of a hazard detector.
- the various components of the hazard detector are supplied with a DC voltage of approximately 9 V from a battery 1 via lines 2, 3.
- a photo diode 4 for example of the type Siemens BP 104 with a maximum sensitivity at a wavelength of 950 nm, picks up the infrared radiation emitted by the signal center and passes it on to a decoding circuit 5, which emits a trigger signal at its output. if the incoming interrogation signals have the correct form, ie duration and frequency.
- the trigger signal sets a time delay. member 6 in operation, which provides an output signal after a predetermined time. The time delay can be adjustable and is different for each hazard detector.
- the time-delayed output signal is fed to a digital counter 7, which outputs an output pulse after a predetermined and set number m of incoming trigger pulses, for example after every fifth pulse.
- the digital counter 7 is bridged by an electronic switch 8 which is controlled by a sensor 9 in such a way that it closes and bridges the counter 7 when the sensor 9 detects a dangerous situation, in the normal state, however, is open. In the event of danger, therefore, every trigger pulse is forwarded, but normally only every fifth pulse.
- the senor is designed as an ionization smoke detector with two series, differently smoke-sensitive ionization chambers 10, 11, the voltage characteristic for the smoke density at the connection point of the two chambers being converted into a digital signal via a threshold switch 12, for example a MOS-FET , which controls the electronic switch 8.
- the output pulses of the counter 7, or of the switch 8 arrive at the input of a driver circuit 13, which has its own battery, and which has a light-emitting diode 14, for example of the Siemens LD 271 type, with a radiation maximum at 950 nm, for sending out a response signal in the form of a pulse packet with a different pulse frequency and possibly also other than the query signal.
- Optical focusing means 15 can be provided to align the radiation with the receiver in the signal center.
- the time difference between the interrogation signal and the response signal depends on the delay time of the timing element 6.
- a voltage sensor 16 can be provided, which switches the counter 7 from m to a higher value p, for example to ten, when the battery voltage drops below a predetermined value. This means that the relevant hazard detector responds with a reduced battery voltage to every tenth instead of every fifth interrogation signal.
- the senor 9 can have an additional analog output 17, from which the driver circuit 13 is additionally controlled, whereby, for example, the frequency or duration of the pulse packet of the output signal is changed, whereby the value of the smoke density, ie a measure of the magnitude of the danger, is signaled.
- a clock generator 18 which periodically generates a control pulse at intervals of approximately 1 second delivers.
- a driver circuit 19 causes one or more light-emitting diodes 20, which can also be of the LD 271 type, to periodically transmit interrogation signals in the form of pulse packets.
- the pulse frequency must be sufficiently different from that of the response signals so that there can be no mutual interference between the detectors by the response signals.
- the radiation arriving from the danger detectors is picked up by a photodetector 21, which can also be of the type BP 1 0 4, and fed to a decoding circuit 22, which only forwards the signals if they have the intended shape or frequency.
- the signals are fed to a series of parallel time gates 23, 24, 25, 26, which are controlled simultaneously by the clock 18, and only let a signal pass if this arrives within a certain time interval after a clock.
- These time intervals are selected differently for the individual time gates, so that the individual intervals do not overlap, and a number of time-graded evaluation channels are created, of which only four are shown, but the number in practice is several hundred can.
- a response signal arrives during the opening side interval of one of the time gates, it is forwarded by this to an assigned digital counter 27, 28, 29, 30.
- Another counter 31, controlled by the clock generator 18, supplies this digital counter 27 ... 30 after each q. Cycle, for example after every tenth cycle, a trigger signal that resets it.
- the count of the digital counters for the next reset pulse is individually displayed on a display panel 32 for the individual hazard detectors, in the example shown for four different detectors F 1 , B1, G 1 , U. If the number of registered response signals z within the evaluation time 9 or 1 is 0 , a hazard signal r (red light) is triggered, operational readiness g (green light) is signaled with a counter reading between 4 and 8, low battery y (yellow light) is displayed with a number between 1 and 3, and fault signals are displayed if the signals are completely absent o (orange) triggered.
- circuits can be provided which automatically forward a hazard report to the police or fire service or trigger protective and control measures, the addressee being able to be selected according to the type of hazard detector addressed.
- a complex installation for the signal lines can be saved. Instead of separate signal lines, it is also conceivable to use the mains lines to transmit the signals in the form of high-frequency pulse packets.
- a sub-control center can be provided in each room, which monitors several hazard detectors, the individual sub-control centers being connected to a common signal control center which processes and displays the signals of the entire system.
- the signal center only needs to determine the presence of a pulse packet with a specific frequency and duration, but does not have to resolve individual bits.
- the power of the driver circuits for the response signal transmitters can be reduced, or the range can be increased considerably while the power remains the same.
- ranges of up to 100 meters can be achieved, in the presence of strong solar radiation it is still about 20 meters without interference, and with a service life of at least one year when using C batteries in the driver circuits.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalübertragung in einem Gefahrenmeldesystem mit einer Signalzentrale und entfernt davon angeordneten Gefahrenmeldern, wobei von der Signalzentrale Abfragesignale ausgesandt werden, und nach dem Empfang der Abfragesignale von den Gefahrenmeldern mit einer für die einzelnen Gefahrenmelder charakteristischen Verzögerungszeit dem Zustand der Gefahrenmelder entsprechende Antwortsignale ausgesandt werden, die von der Signalzentrale empfangen und ausgewertet werden.
- Die Gefahrenmelder können dabei auf die bei der jeweiligen Verwendung zu erwartenden und zu meldenden Zustände reagieren und entsprechende Sensoren aufweisen, die beispielsweise auf einen Brand, auf Rauch, Flammen oder bestimmte Gase, oder aber auf einen Einbruch oder Diebstahl ansprechen.
- Solche Verfahren und Einrichtungen sind beispielsweise aus DE 25 33 330 bekannt und gestatten es aus der Verzögerungszeit der Antwortsignale die Herkunft des Antwortsignales und den Ort des Gefahrenmelders zu bestimmen und zu identifizieren, und aus der Zeitdauer des Antwortsignales das Vorhandensein und den Grad einer Gefahrensituation, z.B. der Rauchdichte. Nachteilig ist hierbei, dass für die Sig- nalübertragung nur die zwei erwähnten Parameter zur Verfügung stehen, und daher weitere, in der Signalzentrale erwünschte Informationen von den Gefahrenmeldern nicht ohne Weiteres übertragen werden können. Die Betriebsbereitschaft und das korrekte Funktionieren der Gefahrenmelder ist also auf diese Weise in der Signalzentrale nicht feststellbar, und die Einrichtung kann fehlerhafte Signale liefern oder unbemerkt funktionsunfähig werden.
- Weiter ist bei solchen vorbekarmten Einrichtungen nachteilig, dass die so ausgebildeten Gefahrenmelder einen relativ hohen Energieverbrauch aufweisen. Bei Signalübertragung über elektrische Leitungen steht zwar meist eine genügende Leistung für die Energieversorgung der einzelnen, über die -Leitungen an die Signalzentrale angeschlossenen Gefahrenmelder zur Verfügung. Bei einer grossen Anzahl von parallel über die gleichen Leitungen an die Signalzentrale angeschlossenen Gefahrenmeldern, wie sie in der Praxis häufig erforderlich ist, können die Ströme und die Energieverluste in den Leitungen jedoch solche Werte annehmen, dass eine gleichmässige Energieversorgung aller Gerfahrenmelder schwierig wird und nicht sichergestellt werden kann.
- Schwierigkeiten dieser Art können zwar dadurch vermieden werden, dass die Signalübertragung auf drahtlosem Wege, z.B. mittels elektromagnetischer Strahlung, wie Radiowellen oder Infrarot-Strahlung, oder mittels Ultraschall vorgenommen wird. Die Energieversorgung der einzelnen Gefahrenmelder erfolgt dabei in der Regel durch in jedem Gefahrenmelder vorgesehene Batterien.Um eine möglichst lange Lebensdauer dieser Batterien und eine Langzeit-Betriebsbereitschaft eines solchen Gefahrenmeldesystems von mindestens einem Jahr sicher zu gewährleisten, muss der Energiekonsum der Gefahrenmelder daher auf ein Minimum beschränkt werden, und es ist unumgänglich, den Betriebszustand der Batterie und damit die Funktionsfähigkeit der einzelnen Gefahrenmelder in der Signalzentrale kontinuierlich und automatisch zu überwachen, und einen Defekt unverzüglich zu lokalisieren und zu beseitigen. Vörbekannte Gefahrenmeldesysteme waren dazu nicht oder nur beschränkt in der Lage.
- Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, und insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zur Gefahrenmeldung zu schaffen, die eine störungssichere Signalübertragung bei möglichst geringem Energieverbrauch der Gefahrenmelder und mit gleichzeitiger Ueberwachung der Funktion und der Betriebsbereitschaft der Gefahrenmelder gewährleistet.
- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gefahrenmelder im Zustand einer Gefahr nach jedem n. Abfragesignal ein Antwortsignal aussenden, wobei n eine vorgegebene ganze Zahl ist, und dass die Gefahrenmelder im Zustand der Betriebsbereitschaft ohne Vorliegen einer Gefahr jedoch nach jedem m. Abfragesignal ein Antwortsignal aussenden, wobei m eine ganze Zahl grösser als n ist.
- Zweckmässig kann es sein, n = 1 zu wählen, wobei die Gefahrenmelder nach jedem Abfragesignal ein Antwortsignal aussenden, sofern ein Gefahrenzustand vorliegt, jedoch ohne einen solchen erst mehrere Abfragesignale ohne Antwort vorübergehen lassen, ehe eine Antwort erfolgt, z.B. erst nach jedem fünften Abfragesignal, so dass die Gefahrenmelder zwar im Gefahren-zustand sofort und ohne Verzögerung die Gefahr melden, im Normalzustand jedoch im Wartezustand mit geringstmöglichem Energiekonsum unter weitestgehender Schonung der Batterie sind, trotzdem aber der Betriebszustand periodisch in kurzen Zeitabständen überwacht und gemeldet wird.
- Bei einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gefahrenmelder bei Nachlassen der Betriebsbereitschaft, z.B. infolge abnehmender Batteriespannung erst auf jedes p. Abfragesignal antworten, wobei p grösser als m ist, d.h. dass die Gefahrenmelder erst in grösseren Zeitzwischenräumen antworten. Hierdurch kann eine bevorstehende Betriebsunfähigkeit eines Gefahrenmelders rechtzeitig erkannt und die Batterie ausgewechselt, und zudem bei abnehmender Batteriespannung die Batterie geschont werden.
- Die Auswertung kann in der Signalzentrale mit Vorteil so vorgenommen werden, dass aus den ankommenden Antwortsignalen für jeden Gefahrenmelder entsprechend seiner individuellen Zeitverzögerung festgestellt wird, wieviel Antwortsignale nach einer bestimmten Anzahl q von Abfragesignalen empfangen wurden. Bei einer Anzahl von mindestens x, d.h. bei Antwort auf fast jedes Abfragesignal, wird eine Gefahr signalisiert, bei einer geringeren Anzahl y die Betriebsbereitschaft.
- Als besonders günstig erweist es sich, wenn die Abfrage-und die Antwortsignale aus Schwingungs- oder Impuls-Paketen mit bestimmter Frequenz und Dauer bestehen. Hierdurch wird nicht nur die Störsicherheit der Uebertragung verbessert, es können bei Bedarf auch weitere Parameter zur Uebermittlung zusätzlicher Informationen, z.B. des Wertes einer die Gefahren- situation kennzeichnenden Messgrösse bereitgestellt werden.
- Die Erfindung lässt sich zwar prinzipiell bei allen bekannten Signalübertragungs-Verfahren anwenden, unter anderem auch bei Uebertragung mittels elektrischer Leitungen oder optischer Fibern. Besondere Vorteile, zum Beispiel eine besonders einfache Installation, ergeben sich jedoch bei drahtloser Uebertragung, beispielsweise mittels Radiowellen oder Ultraschall, und insbesondere bei einer Uebertragung mittels Infrarot-Strahlung. Die bei Radiowellen und Ultraschall häufigen externen Störungen können dabei vermieden werden, und ausserdem sind bei Verwendung von Infrarot-Strahlung keine die Anwendung behindernden behördlichen Auflagen zu erfüllen. Die hohe Bandbreite der optischen Uebertraermöglicht es zudem, eine grössere Anzahl von Uebertragungskanälen als bei anderen Uebertragungsverfahren vorzusehen, und eine grössere Anzahl von Gefahrenmeldern, bis über Hundert, von einer einzigen Signalzentrale aus zu überwachen, und zwar weitgehend störsicher und auf besonders einfache Weise, ohne Installationsaufwand, und mit einer automatischen Funktionsüberwachung des gesamten Systems.
- Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläutert.
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- Figur l zeigt das Schema eines Gefahrenmeldesystems.
- Figur 2 zeigt Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens.
- Figur 3 zeigt die Schaltung eines Cefahrenmelders.
- Figur 4 zeigt die Schaltung einer Signalzentrale.
- Figur 1 zeigt die Anordnung eines Gefahrenmeldesystems am Beispiel einer Einrichtung zur Ueberwachung eines Raumes R, beispielsweise einer Lagerhalle, eines Fabrikraumes, oder eines Grossraumbüros. An zentraler Stelle befindet sich eine Signalzentrale S, beispielsweise an einer Längswand des Raumes R. Ueber den Raum R sind verschiedenartige Gefahrenmelder entsprechend den zu erwartenden Risiken verteilt. So sind an verschiedenen Punkten der Raumdecke Brandmelder F1, F2...F4, zum Beispiel Wärme-, Rauch- oder Flammenmelder, so angeordnet, dass ihr Ueberwachungsbereich den ganzen Raum umfasst. An den Eingängen befinden sich Einbruchmelder B1. B2 die beispielsweise als Licht- oder Infrarotschranken, als Türkontakte oder als Vibrationssensoren ausgeführt sein können. An den Fenstern sind Glasbruchmelder G1, G2 installiert, und an zentraler Stelle des Raumes befindet sich ein Bewegungsmelder U, der beispielsweise als Infrarot-Körperstrahlungsmelder oder als Doppler-Effekt-Ultraschallmelder ausgebildet sein kann. Bei dieser Anordnung kann im Uebrigen eine Tag/Nacht-Schaltung vorgesehen sein, bei der während des Tages bestimmte Gefahrenmelder, beispielsweise die Einbruchmelder B1, B2-und der Bewegungsmelder U abgeschaltet sein können, während der Nacht jedoch sämtliche Gefahrenmelder eingeschaltet sind. Die einzelnen Gefahrenmelder sind möglichst leistungsarm und mit Stromversorgung durch Batterien ausgebildet.
- Sämtliche Gefahrenmelder sind mit der Signalzentrale S mittels eines bestimmten Signalübertragungsmittels verbunden. Dabei kann es sich um elektrische Leitungen handeln. Zur Vermeidung eines grossen Installationsaufwandes, besonders bei einer Vielzahl von Gefahrenmeldern, die durch die gleiche Signalzentrale zu überwachen sind, wird jedoch vorteilhafterweise eine drahtlose Signalübertragung vorgesehen. Dabei ist zu beachten, dass die Einrichtung weder für externe Störeinflüsse empfindlich sein darf, wie häufig bei Ultraschallanlagen, noch selbst die Umgebung und andere Anlagen stören darf, wie die meisten Radiowellen, und die Wirkung möglichst auf den eigentlichen Schutzbereich beschränkt sein muss, und eine hinreichend grosse Zahl von Uebertragungskanälen für eine Vielzahl von Gefahrenmeldern zur Verfügung stehen muss. Entsprechend ist das Uebertragungsmittel für den speziellen Anwendungsfall auszuwählen. Obwohl andere Uebertragungsmittel häufig durchaus brauchbar sind, hat sich für Anwendungen mit besonders ungünstigen Bedingungen die Signalübertragung mittels Infrarot-Strahlung als besonders günstig zur Erfüllung aller Anforderungen erwiesen.
- Die Signalzentrale S im dargestellten Ausführungsbeispiel ist daher eingerichtet, periodisch in bestimmten Zeitabständen Abfragesignale in Form von Infrarot-Strahlung gleichzeitig an alle Gefahrenmelder auszustrahlen. Die einzelnen Gefahrenmelder befinden sich entweder im Sichtbereich der Signalzentrale und empfangen die Abfragesignale direkt, oder sie eralten diese durch Reflexion an Wänden oder speziellen Reflektoren, und geben an die Signalzentrale Antwortsignale entsprechend dem jeweiligen Zustand des Gefahrenmelders ab, und zwar ebenfalls in Form von Infrarot-Strahlung, die in der Signalzentrale zur Anzeige und Meldung ausgewertet werden. Erfindungsgemäss ist dabei vorgesehen, dass jeder Gefahrenmelder sein Antwortsignal erst mit einer bestimmten, für den betreffenden Gefahrenmelder charakteristischen Verzögerungszeit nach Eintreffen des Abfragesignales abgibt. Die einzelnen Antwortsignale sind also zeitlich gestaffelt bezüglich der Abfragesignale und folgen sich in unterschiedlichen Zeitabständen zwischen zwei Abfragesignalen, so dass aus der Zeitdifferenz zwischen Abfrage- und Antwortsignal in der Signalzentrale die Herkunft des Antwortsignales festgestellt und der entsprechende Gefahrenmelder lokalisiert werden kann. Die einzelnen Gefahrenmelder enthalten einen spezifischen Sensor für das zu überwachende Phänomen. Dieser Sensor steuert nun die Aussendung der Antwortsignale derart, dass im Normalfall, wenn kein Gefahrenzustand, also kein Rauch oder keine Bewegung im überwachten Raum festgestellt wird, die Antwortsignale für eine bestimmte Zeit oder bis zu einer bestimmten Anzahl von Abfragesignalen unterdrückt werden, oder es wird nur nach jedem m. Abfragesignal, beispielsweise nach jedem fünften, ein Antwortsignal gegeben. Im Gefahrenfall jedoch, etwa bei Rauchentwicklung oder bei unerlaubten Eindringen in der Raum, wird bereits nach jedem n. Abfragesignal, also häufiger als im Normalzustand ein Antwortsignal ausgelöst. Zweckmässigerweise wird n = 1 gewählt, das heisst, dass im Gefahrenfall der entsprechene Gefahrenmelder auf jedes Abfragesignal ein Antwortsignal gibt. Vorteilhaft ist hierbei, dass im Normalzustand nur durch die relativ seltene Abgabe eines Antwortsignales Energie verbraucht wird, im Gefahrenfall aber ohne Zeitverzögerung eine Gefahrenmeldung erfolgt. Die bei drahtloser Signalübertragung für jeden Gefahrenmelder erforderliche Batterie zur Eigenspannungsversorgung wird daher so wenig wie möglich belastet, und die Gefahrenmelder gestatten eine besonders lange Betriebsdauer, ohne dass die Batterie ersetzt werden muss.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei langsam abnehmender Batteriespannung Signale noch seltener, etwa nur nach jedem p. Abfragesignal abgegeben werden, beispielsweise statt nach jedem fünften nur nach jedem zehnten Abfragesignal. In der Signalzentrale kann dieser längere Zeitabstand der Antwortsignale zur Signalisation eines bevorstehenden Batteriedefektes ausgewertet werden, so dass die verbrauchte Batterie rechtzeitig ersetzt werden kann. Ein völliger Batterie-Ausfall, ein Melder-Defekt oder ein Sabotage-Versuch, kann dadurch festgestellt werden, dass überhaupt keine Antwortsignale mehr von einem Gefahrenmelder in der Signalzentrale empfangen werden.
- Figur 2 zeigt die Zeit-Diagramme der von der Signalzentrale S ausgesandten Abfragesignale und der von vier ausgewählten Gefahrenmeldern F1, B1, G1, U zurückgegebenen Antwortsignale für eine beispielsweise angenommene Gefahren-Situation. Die Signalzentrale S sendet periodisch zu bestimmten Zeiten t0, tl, t2..., beispielsweise in Zeitabständen Δt von etwa einer Sekunde Abfragesignale aus. Diese bestehen , wie beim ersten Abfragesignal vergrössert dargestellt, aus einem Schwingungs- oder Impuls-Paket mit einer Frequenz von etwa 30 - 100 kHz und einer Zeitdauer von ca. 1-lOmsec, das innerhalb der für das Abfragesignal vorgesehenen Zeitspanne Δ to zwischen t und tol von total 3 - 30 msec Dauer liegt. Die folgenden Zeitspannen to1-to2, to2... sind für die zeitlich gestaffelten Antwortsignale der einzelnen Gefahrenmelder reserviert, und haben eine analoge Zeitdauer von ebenfalls 3 msec, mit Sicherheitsabständen t von ca. 1-10 msec Dauer zwischen den Zeitspannen für die einzelnen Signale, um Interferenzen verschiedener Gefahrenmelder zu vermeiden und unvermeidliche Toleranzen der verwendeten Komponenten aufzufangen. Auf diese Weise lassen sich ca. 250 Kanäle für die gleichzeitige Ueberwachung von Gefahrenmeldern schaffen, wobei der Zustand jedes Gefahrenmelders einzeln und unabhängig voneinander in der Signalzentrale festgestellt werden kann. Für eine rationelle Auswertung kann es zweckmässig sein, die Gefahrenmelder nach ihrem Typ oder nach ihrem Ort in Gruppen zusammenzufassen, beispielsweise die ersten 25 Kanäle für Brandmelder, die folgenden 25 für Einbruchmelder, etc... beziehungsweise jeweils 25 Kanäle für je einen von 10 Teilbereichen des überwachten Raumes vorzusehen.
- Die folgenden Diagramme zeigen die Antwortsignale für vier ausgewählte Gefahrenmelder, die sich in verschiedenen Zuständen befinden. Der erste Gefahrenmelder F1, beispielsweise ein Brandmelder, gibt nur nach jedem fünften Abfragesignal ein Antwortsignal mit der ihm eigenen Zeitverzögerung ab. Dies wird in der Signalzentrale so interpretiert, dass kein Gefahrenzustand, also kein Brand vorliegt. Der zweite Gefahrenmelder B1, beispielsweise ein Einbruchmelder, liefert erst nach jedem zehnten Abfragesignal ein Antwortsignal. Dies weist darauf hin, dass zwar kein Gefahrenzustand vorliegt, dass jedoch die Batterie dieses Gefahrenmelders nachgelassen hat und dringend ausgewechselt werden muss. Der dritte Gefahrenmelder G1, zum Beispiel ein Glasbruchmelder liefert überhaupt kein Antwortsignal, was bedeutet, dass dieser Gefahrenmelder funktionsunfähig ist, beispielsweise durch Ausfall von Komponenten oder durch Sabotage. Der vierte Gefahrenmelder U, etwa ein Bewegungsmelder, gibt dagegen nach jedem Abfragesignal ein Antwortsignal. Dadurch wird erkennbar, dass eine Alarmsituation vorliegt, da sich eine Person unbefugt im überwachten Raume bewegt. Dabei könnten einzelne Antwortsignale aus irgendeinem Grunde ausbleiben, beispielsweise zur Zeit t3 im Diagramm. Die Auswertung in der Signalzentrale nimmt zweckmässigerweise darauf Rücksicht und liefert auch dann ein Gefahrensignal, wenn einzelne Antwortsignale ausbleiben sollten.
- Figur 3 zeigt ein Beispiel einer möglichen Schaltung eines Gefahrenmelders. Von einer Batterie 1 werden über Leitungen 2, 3 die verschiedenen Komponenten des Gefahrenmelders mit einer Gleichspannung von etwa 9 V versorgt. Eine Photo-Diode 4, beispielsweise vom Typ Siemens BP l04 mit einem Empfindlichkeitsmaximum bei einer Wellenlänge von 950 nm, nimmt die von der Signalzentrale ausgesandte Infrarot-Strahlung auf und leitet diese einer Decodier-Schaltung 5 zu, die an ihrem Ausgang ein Triggersignal abgibt, wenn die ankommenden Abfragesignale die richtige Form, d.h. Zeitdauer und Frequenz, besitzen. Das Triggersignal setzt ein Zeitverzögerungs. glied 6 in Betrieb, welches nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ein Ausgangssignal liefert. Die Zeitverzögerung kann einstellbar sein und ist für jeden Gefahrenmelder unterschiedlich. Das zeitverzögerte Ausgangssignal wird einem Digitalzähler 7 zugeführt, welcher jeweils nach einer vorgegebenen und eingestellten Zahl m von eintreffenden Triggerimpulsen, beispielsweise nach jedem fünften Impuls, einen Ausgangsimpuls abgibt. Der Digitalzähler 7 ist von einem elektronischen Schalter 8 überbrückt, welcher von einem Sensor 9 so angesteuert wird, dass er schliesst und den Zähler 7 überbrückt, wenn der Sensor 9 eine Gefahrensituation detektiert, im Normalzustand jedoch offen ist. Im Gefahrenfall wird daher jeder Triggerimpuls weitergeleitet, im Normalfall dagegen nur jeder fünfte Impuls. Der Sensor ist im dargestellten Beispiel als Ionisationsrauchdetektor mit zwei in Serie liegenden, unterschiedlich rauchempfindlichen Ionisationskammern lO, 11 ausgebildet, wobei die für die Rauchdichte charakteristische Spannung am Verbindungspunkt beider Kammern über einen Schwellenwertschalter 12, beispielsweise einen MOS-FET, in ein digitales Signal umgewandelt wird, welches den elektronischen Schalter 8 ansteuert. Die Ausgangsimpulse des Zählers 7, beziehungsweise des Schalters 8 gelangen an den Eingang einer Treiberschaltung 13, die eine eigene Batterie aufweist, und die eine lichtemittierende Diode 14, zum Beispiel vom Typ Siemens LD 271, mit einem Strahlungsmaximum bei 950 nm, zur Aussendung eines Antwortsignales in der Form eines ImpulsPaketes mit anderer Impulsfrequenz und gegebenenfalls auch anderer als das Abfragesignal veranlasst. Zur Ausrichtung der Strahlung auf den Empfänger in der Signalzentrale können dabei optische Bündelungsmittel 15 vorgesehen sein. Die Zeitdifferenz zwischen Abfragesignal und Antwortsignal hängt dabei von der Verzögerungszeit des Zeitgliedes 6 ab. Zusätzlich kann parallel zu den Batterien 1 und/oder 13 ein Spannungssensor 16 vorgesehen sein, welcher bei Abfall der Batteriespannung unter einen vorgegebenen Wert den Zähler 7 von m auf einen höheren Wert p schaltet, beispielsweise auf zehn. Das bedeutet, dass der betreffende Gefahrenmelder mit abgesunkener Batteriespannung statt auf jedes fünfte Abfragesignal nur auf jedes zehnte antwortet. Weiter kann der Sensor 9 einen zusätzlichen Analogausgang 17 aufweisen, von dem aus die Treiberschaltung 13 zusätzlich angesteuert wird, wodurch beispielsweise die Frequenz oder Dauer des Impulspaketes des Ausgangssignales geändert wird, wodurch zusätzlich der Wert der Rauchdichte, also ein Mass für die Grösse der Gefahr, signalisiert wird.
- Bei dem in Figur 4 wiedergegebenen Beispiel der Schaltung einer Signalzentrale ist ein Taktgeber 18 vorgesehen, welcher periodisch in Abständen von etwa 1 sec einen Steuerimpuls abgibt. Eine Treiberschaltung 19 veranlasst eine oder mehrere lichtemittierende Dioden 20, die ebenfalls vom Typ LD 271 sein können, zur Periodischen Aussendung von Abfragesignalen in Form von Impulspaketen. Die Impulsfrequenz muss dabei von der der Antwortsignale genügend verschieden sein, so dass keine gegenseitige Beeinflussung der Melder durch die Antwortsignale erfolgen kann. Von einem Photodetektor 21, der ebenfalls vom Typ BP 104 sein kann, wird die von den Gefahrenmeldern ankommende Strahlung aufgenommen und einer Decodierschaltung 22 zugeleitet, welche die Signale nur dann weitergibt, wenn sie die vorgesehenen Form oder Frequenz aufweisen. Falls dies zutrifft, werden die Signale einer Reihe von parallelen Zeit-Toren 23, 24, 25, 26 zugeleitet, die gleichzeitig vom - Taktgeber 18 angesteuert werden, und nur dann ein Signal durchlassen, wenn dieses innerhalb eines bestimmten Zeitintervalles nach einem Takt eintrifft. Diese Zeitintervalle sind dabei für die einzelnen Zeit-Tore unterschiedlich gewählt, so dass sich die einzelnen Intervalle nicht überdecken, und somit eine Anzahl von zeitlich gestaffelten Auswerte-Kanälen entsteht, von denen nur vier wiedergegeben sind, deren Anzahl aber in der Praxis mehrere Hundert betragen kann. Wenn ein Antwortsignal während des Oeffnungsseitintervalles eines der Zeit-Tore eintrifft, so wird es von diesem an einen zugeordneten Digitalzähler 27, 28, 29, 30 weitergeleitet. Ein weiterer, vom Taktgeber 18 angesteuerter Zähler 31 liefert an diese Digitalzähler 27...30 nach jedem q. Takt, beispielsweise nach jedem zehnten Takt, ein Triggersignal, der diese zurückstellt. Der Zählerstand der Digitalzähler beim nächstfolgenden Rückstellimpuls wird auf einem Anzeige-Tableau 32 individuell für die einzelnen Gefahrenmelder angezeigt, im dargestellten Beispiel für vier verschiedene Melder F1, B1, G1, U. Falls die Zahl der registrierten Antwortsignale z innerhalb der Auswertezeit 9 oder 10 beträgt, wird ein Gefahrensignal r (Rotlicht) ausgelöst, bei einem Zählerstand zwischen 4 und 8 wird Betriebsbereitschaft g (Grünlicht) signalisiert, bei einer Zahl zwischen 1 und 3 wird Batterieschwäche y (Gelblicht) angezeigt, und bei völligem Ausbleiben der Signale Störungsanzeige o (Orange) ausgelöst. Zusätzlich zur Anzeige am Tableau 32 der Signalzentrale können Schaltungen vorgesehen sein, die eine Gefahrenmeldung automatisch an die Polizei oder Feuerwehr weiterleiten oder Schutz- und Bekämpfungs-Massnahmen auslösen, wobei der Adressat nach dem Typ des angesprochenen Gefahrenmelders ausgewählt werden kann.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Gefahrenmelder lokal vom Netz gespiesen werden, jedoch die Signalübertragung drahtlos, beispielsweise auf optischem Wege erfolgt. Dabei kann eine aufwendige Installation für die Signalleitungen eingespart werden. Es ist auch denkbar, statt separater Signalleitungen die Netzleitungen zur Uebertragung der Signale in Form hochfrequenter Impulspakete zu verwenden.
- Zur gleichzeitigen Ueberwachung mehrererRäume kann in jedem Raum eine Unterzentrale vorgesehen sein, die mehrere Gefahrenmelder überwacht, wobei die einzelnen Unterzentralen an eine gemeinsame Signalzentrale angeschlossen sind, welche die Signale der gesamten Anlage verarbeitet und anzeigt.
- Es sei bemerkt, dass abweichende Ausführungen der Gefahrenmelder oder Signalzentrale möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Derartige Abwandlungen liegen im Rahmen des Könnens eines Fachmannes, sofern dieser in den Besitz des Erfindungsgedankens gelangt ist. So ist es möglich, statt diskreter Komponenten integrierte Schaltungen mit gleicher Funktion zu verwenden, statt separater Kanäle kann ein Zeit-Multiplex-Verfahren vorgesehen sein, oder ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren programmierter Mikroprozessor, wobei die empfangenen Antwortsignale je nach Verzögerungszeit in entsprechenden Speicherplätzen gespeichert werden, und bei einer periodischen Auswertung aller Speicherplätze der Zustand des gesamten Systems, insbesondere alle abnormalen Zustände von Gefahrenmeldern unter Angabe des Ortes und der Art des Zustandes auf einem Bildschirm angezeigt oder mit einem Drucker ausgedruckt werden können.
- Von besonderem Vorteil für das beschriebene Verfahren ist, dass die Signalzentrale nur das Vorhandensein eines ImpulsPaketes mit bestimmter Frequenz und Dauer festzustellen braucht, jedoch keine einzelnen Bits auflösen muss. Dadurch kann die Leistung der Treiberschaltungen für die Antwortsignalgeber herabgesetzt oder bei gleichbleibender Leistung die Reichweite erheblich vergrössert werden. Beispielsweise hat es sich gezeigt, dass mit einem System der beschriebenen Art mit optischer Signalübertragung bei Abwesenheit starker optischer Störstrahlung Reichweiten bis über 100 Metern erreichbar sind, bei Anwesenheit starker Sonnenstrahlung immerhin noch etwa 20 Meter, ohne dass eine Störung eintritt, und bei einer Lebensdauer von mindestens einem Jahr bei Verwendung von C-Batterien in den Treiberschaltungen.
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