EP0532787A1 - Vorrichtung zum Betreiben von Gefahrenmeldern - Google Patents

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EP0532787A1
EP0532787A1 EP91115957A EP91115957A EP0532787A1 EP 0532787 A1 EP0532787 A1 EP 0532787A1 EP 91115957 A EP91115957 A EP 91115957A EP 91115957 A EP91115957 A EP 91115957A EP 0532787 A1 EP0532787 A1 EP 0532787A1
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loop
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signalling
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Otto Walter Dipl.-Ing. Moser
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Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B26/00—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station
    • G08B26/005—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with substations connected in series, e.g. cascade

Definitions

  • the invention relates to a device for operating hazard detectors, which are arranged in a loop-shaped double line (detection loop) in a hazard detection system.
  • hazard detection systems especially fire alarm systems
  • a large number of detectors are connected to the control center via a loop-shaped double line. Via this double line, the energy supply of the detectors is carried out, as well as the data traffic with the control center.
  • a loop-shaped design it is possible to cut the line or loop at the point of failure in the event of a line fault (interruption or short circuit), e.g. with a separating element, and to supply and query the separated rest of the detectors from the other side of the detection loop with energy.
  • the hazard detection system can have significantly more hazard detectors per loop. This means that a much higher total energy requirement is required in such systems with a larger number of detectors. This significantly reduces the maximum permissible resistance of the line compared to a star network. In addition, it takes much longer to query the many detectors, which can lead to delays in alarming.
  • the object of the invention is therefore to avoid the disadvantages described above and to provide an arrangement which allows the loop length to be increased significantly without increasing the copper cross section or reducing the energy requirement of the detectors and without normally delaying the alarm.
  • a separating element approximately in the middle of the signaling loop ensures that the signaling loop is broken in fault-free operation, that is to say in the normal case, so that the two partial loops formed thereby are operated as a stub or star line. Only in the event of a fault, the signaling loop is closed again with the isolating element, so that the signaling loop can then be operated from both sides, at least up to the point of the malfunction, which can be located and is appropriately separated in a known manner by means of so-called separating elements.
  • the separating element is expediently designed in such a way that it can be actuated from the control center both from one side and from the other side of the signaling loop.
  • a control device is advantageously provided in the isolating element which, depending on the operating state of the hazard detection system, controls at least one switch which is arranged in one of the two wires of the detection loop.
  • switches can be part of an electromagnetic relay or can be formed by a semiconductor, for example a VMOS transistor.
  • the control device itself is expediently formed by a microcomputer.
  • FIG. 1 A conventional loop arrangement is shown schematically in FIG. 1.
  • the two wires a, b of the message instruction MLH are connected to the central station Z at a first connection unit A1, which lead back to the central station Z as a loop MS and are connected to the second connection unit A2 with the two wires a, b and the signal return line MLR form.
  • the separating elements known per se, which are used to separate disturbed pipe sections, are not specifically shown here.
  • the total number of detectors connected here is N; detectors M1 to Mm are connected on the MLH message instructions, while detectors Mn to M (m-1) are connected on the MLR return line.
  • N The total number of detectors connected here is N; detectors M1 to Mm are connected on the MLH message instructions, while detectors Mn to M (m-1) are connected on the MLR return line.
  • N The total number of detectors connected here is N; detectors M1 to Mm are connected on the MLH message instructions, while detectors Mn to M (m-1) are connected on the MLR return line.
  • FIG. 2 shows the device according to the invention, which has a separating element TG, which is arranged approximately in the middle of the signaling line or the signaling loop MS.
  • a separating element TG which is arranged approximately in the middle of the signaling line or the signaling loop MS.
  • FIG. 2 shows schematically in FIG. 2, essentially similar to FIG. 2 of FIG. 1 with the exception of the isolating element TG, which is arranged in the loop MS between the message instruction MLH and the message return line MLR and, in the disconnected state, enables two partial loops TS .
  • the same number of detectors M1, 2,... Are arranged on both partial loops TS, so that line resistances of approximately the same size are also present.
  • FIG. 3 shows a basic illustration of the separating element TG according to the invention. It is connected to the MLH message instructions via terminals a1 and b1 and to the MLR signal return line via terminals a2, b2.
  • the Control device ST recognizes the signals of the message instruction MLH via the control inputs Ma1 / Mb1 and the signals of the signal return line MLR via the control inputs Ma2 / Mb2 and actuates the switches Sa and Sb in the wires depending on the operating state of the two partial loops TS via the control device ST a, b of the message loop MS are arranged.
  • the isolating element TG is activated such that the switches are open and the signaling loop MS is thus open.
  • the "signal loop” behaves like two stub lines (partial loops TS), each with half the number of detectors and half the line resistance compared to the closed signal loop MS.
  • the normal separating elements separate the faulty line section as usual. If the fault is such that the isolating element TG should not be disconnected, the isolating element TG is actuated in order to switch the partial loops TS to a signaling loop MS, one of the two partial loops TS generally being extended beyond the isolating element TG while the other partial loop TS is shortened accordingly.
  • this shortened line section or partial loop TS normal operation is of course still possible without any restrictions.
  • difficulties are to be expected, which can lead to generally permissible operating restrictions. Here it is first because of the larger number of detectors to be queried lead to a delay in the alarm output.
  • the two switches Sa and Sb can be formed by the contacts of an electromechanical relay, which has the advantage that there are very low contact resistances in the switched-through state and very high insulation resistances in the disconnected state.
  • a bistable version is preferably used for this in order to keep the energy requirement low in both operating states.
  • semiconductors can also be used, VMOS transistors preferably being used.
  • the control device ST is expediently formed by a microcomputer.

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Abstract

Vorrichtung zum Betreiben von Gefahrenmeldern. Die Melder (M1...Mn) sind in einer schleifenförmigen Doppelleitung (Meldeschleife MS) in einer Gefahrenmeldeanlage angeordnet. Etwa in der Mitte der Meldeschleife (MS) ist ein Trennglied (TG) angeordnet, das im störungsfreien Betrieb (Normalfall) die Meldeschleife (MS) aufgetrennt hält, wobei jede Teilschleife (TS) als Stich- bzw. Sternleitung betrieben wird. Im Störungsfall (Kurzschluß, Leitungsunterbrechung) schließt das Trennglied (TG) die Meldeschleife (MS), wobei die Schleife (MS) von beiden Seiten (A1/A2) her betrieben wird. Das Trennglied (TG) ist von der einen (Ma1/Mb1) oder der anderen (Ma2/Mb2) Seite her von der Zentrale (Z) der Gefahrenmeldeanlage aus ansteuerbar. Das Trennglied (TG) weist eine Steuereinrichtung (ST) auf, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand (Normal-/Störungsfall) einen Schalter (Sa/Sb) ansteuert, der in einer der beiden Adern (a/b) der Meldeschleife (MS) angeordnet ist. <IMAGE> <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betreiben von Gefahrenmeldern, die in einer schleifenförmigen Doppelleitung (Meldeschleife) in einer Gefahrenmeldeanlage angeordnet sind.
  • In Gefahrenmeldeanlagen, insbesondere bei Brandmeldesystemen, werden eine größere Anzahl von Meldern über eine schleifenförmige Doppelleitung mit der Zentrale der Anlage verbunden. Über diese Doppelleitung wird sowohl die Energieversorgung der Melder durchgeführt, als auch der Datenverkehr mit der Zentrale abgewickelt. Bei einer schleifenförmigen Ausbildung ist es möglich, im Falle einer Leitungsstörung (Unterbrechung oder Kurzschluß) die Leitung bzw. Schleife an der Störungsstelle aufzutrennen, z.B. mit einem Trennelement, und den abgetrennten Rest der Melder von der anderen Seite der Meldeschleife her mit Energie zu versorgen und abzufragen. Bei Schleifenbetrieb kann die Gefahrenmeldeanlage pro Schleife wesentlich mehr Gefahrenmelder aufweisen. Das bedeutet, daß bei solchen Anlagen mit einer größeren Zahl von Meldern ein wesentlich höherer Summen-Energiebedarf erforderlich ist. Damit wird der zulässige Maximalwiderstand der Leitung gegenüber einem Sternnetz wesentlich verringert. Außerdem dauert die Abfrage der vielen Melder wesentlich länger, was zu Verzögerungen bei der Alarmierung führen kann.
  • Deshalb wurde bereits vorgeschlagen, den zulässigen niedrigen Leitungswiderstand einerseits durch Verkürzen der zulässigen Leitungslänge und andererseits durch einen größeren Kupferquerschnitt der Doppelleitung einzuhalten. Die kürzere Leitungslänge beschränkt aber die Einsatzmöglichkeiten erheblich; eigentlich würden für mehr Melder eher längere Leitungen benötigt und nicht kürzere, und der größere Kupferquerschnitt bringt neben höheren Kosten für die Leitung und Melderfassungen auch eine wegen der größeren Steifigkeit aufwendigere Montage mit sich. Eine weitere bekannte Maßnahme ist die Reduzierung des Energiebedarfs der Melder. Das führt jedoch in der Regel zu ständig wirkenden Funktionseinbußen und/oder zu höheren Melderkosten. Die Verzögerungen bei der Alarmierung lassen sich allenfalls durch aufwendigere Übertragungseinrichtungen und/oder durch Reduzierung der zu übertragenden Daten mildern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Anordnung zu schaffen, die gestattet, die Schleifenlänge wesentlich zu vergrößern, ohne den Kupferquerschnitt zu vergrößeren oder den Energiebedarf der Melder verringern zu müssen und ohne im Normalfall die Alarmierung zu verzögern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung bei einer eingangs beschriebenen Gefahrenmeldeanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Mit der Anordnung eines Trenngliedes etwa in der Mitte der Meldeschleife wird erreicht, daß im störungsfreien Betrieb, d.h. im Normalfall, die Meldeschleife aufgetrennt wird, so daß die zwei dadurch entstehenden Teilschleifen als Stich- bzw. Sternleitung betrieben werden. Erst im Störungsfall wird mit dem Trennglied die Meldeschleife wieder geschlossen, so daß die Meldeschleife dann von beiden Seiten her betrieben werden kann, zumindest bis zu der Störungsstelle, die lokalisierbar ist und in bekannter Weise mittels sogenannter Trennelemente entsprechend abgetrennt wird.
  • Zweckmäßigerweise ist das Trennglied so ausgestaltet, daß es sowohl von der einen als auch von der anderen Seite der Meldeschleife her von der Zentrale aus angesteuert werden kann. Dazu ist in vorteilhafter Weise im Trennglied eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Gefahrenmeldeanlage zumindest einen Schalter ansteuert, der in einer der beiden Adern der Meldeschleife angeordnet ist.
  • Insbesondere aus Symmetriegründen ist es vorteilhaft, in jeder Ader einen eigenen Schalter anzuordnen, der von der Steuereinrichtung des Trenngliedes angesteuert wird. Dabei können die Schalter ein Bestandteil eines elektromagnetischen Relais sein oder von einem Halbleiter, beispielsweise einem VMOS-Transistor, gebildet sein. Die Steuereinrichtung selbst wird zweckmäßigerweise von einem Mikrorechner gebildet.
  • Anhand der Zeichnung wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung erläutert. Dabei zeigen
    • Fig.1 eine Gefahrenmeldeanlage mit einer Zentrale, an die beispielsweise eine herkömmliche Meldeschleife angeordnet ist,
    • Fig. 2 die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Meldeschleife und
    • Fig. 3 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Trenngliedes.
  • In Fig. 1 ist eine übliche Schleifenanordnung schematisch dargestellt. An die Zentrale Z sind an einer ersten Anschlußeinheit A1 die beiden Adern a,b der Meldehinleitung MLH angeschlossen, die als Schleife MS wieder zur Zentrale Z geführt sind und mit den beiden Adern a,b an der zweiten Anschlußeinheit A2 angeschlossen sind und die Melderückleitung MLR bilden.
  • Die an sich bekannten Trennelemente, die zur Abtrennung von gestörten Leitungsstücken dienen, sind hier nicht eigens dargestellt. Die Gesamtzahl der hier angeschlossenen Melder beträgt N, dabei sind auf der Meldehinleitung MLH die Melder M1 bis Mm angeschlossen, während auf der Melderückleitung MLR die Melder Mn bis M (m-1) angeschlossen sind. Im Normalfall der ungestörten Schleife MS wird diese komplett von einer Seite, also z.B. von der Anschlußeinheit A1 her betrieben, während intern über die Anschlußeinheit A2 das Schleifenende an der Zentrale Z nicht angeschaltet ist. Es ist üblich, zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit in gewissen Zeitabständen die Übertragungsrichtung umzukehren und zumindest kurzfristig von der anschalteinheit A2 her die Meldeschleife MS abzufragen. Dabei ist dann der Schleifenanfang über die Anschlußeinheit A1 von der Zentrale abgetrennt. Erst im Störungsfall erfolgt der Betrieb von beiden Seiten her, so daß sowohl die Anschlußeinheit A1 als auch A2 die Meldeleitung an der Zentrale angeschlossen hält.
  • In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt, die ein Trennglied TG aufweist, welches etwa in der Mitte der Meldeleitung bzw. der Meldeschleife MS angeordnet ist. Dies ist in Fig.2 schematisch dargestellt, dabei ähnelt im wesentlichen die Fig. 2 der Fig.1 mit Ausnahme des Trenngliedes TG, welches in der Schleife MS zwischen der Meldehinleitung MLH und der Melderückleitung MLR angeordnet ist und im aufgetrennten Zustand zwei Teilschleifen TS ermöglicht. Auf beiden Teilschleifen TS sind etwa gleich viel Melder M1,2,... angeordnet, so daß auch etwa gleich große Leitungswiderstände vorhanden sind.
  • In Fig. 3 ist eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Trenngliedes TG gezeigt. Es ist über die Klemmen a1 und b1 mit der Meldehinleitung MLH verbunden und über die Klemmen a2,b2 mit der Melderückleitung MLR verbunden. Die Steuereinrichtung ST erkennt über die Steuerungseingänge Ma1/Mb1 die Signale der Meldehinleitung MLH und über die Steuerungseingänge Ma2/Mb2 die Signale der Melderückleitung MLR und betätigt in Abhängigkeit vom Betriebszustand der beiden Teilschleifen TS über die Steuerungseinrichtung ST die Schalter Sa und Sb, die in den Adern a,b der Meldeschleife MS angeordnet sind. Im Normalfall, d.h. im störungsfreien Betrieb, ist das Trennglied TG so angesteuert, daß die Schalter geöffnet sind und somit die Meldeschleife MS geöffnet ist. Auf diese Weise verhält sich die "Meldeschleife" wie zwei Stichleitungen (Teilschleifen TS) mit jeweils der halben Melderzahl und dem halben Leitungswiderstand gegenüber der geschlossenen Meldeschleife MS.
  • Diese Teilschleifen können also wie Stichleitungen dimensioniert werden. Das bedeutet, für die jeweilige Stichleitung sind wesentlich größere Leitungslängen und somit Leitungswiderstände möglich und daher auch eine höhere Melderzahl. Da alle vorhandenen Komponenten ständig im Betrieb und damit auch ständig überwacht sind, entfallen sonstige zusätzliche Umschalt- und Kontrollprozeduren.
  • Im Störungsfall trennen wie üblich die normalen Trennelemente das gestörte Leitungsstück ab. Falls die Störung so liegt, daß das Trennglied TG nicht aufgetrennt sein soll, wird das Trennglied TG angesteuert, um die Teilschleifen TS zu einer Meldeschleife MS zu schalten, wobei sich in der Regel eine der beiden Teilschleifen TS über das Trennglied TG hinaus verlängert, während sich die andere Teilschleife TS entsprechend verkürzt. Für dieses verkürzte Leitungsstück bzw. Teilschleife TS ist natürlich der normale Betrieb ohne jede Einschränkung weiterhin möglich. Für das verlängerte Leitungsstück bzw. Teilschleife ist dagegen mit Erschwernissen zu rechnen, die zu im allgemeinen zulässigen Betriebseinschränkungen führen können. Hier wird es zunächst wegen der größeren Zahl der abzufragenden Melder zu einer Verzögerung der Alarmgabe kommen. Es ist vorteilhaft, in diesem Fall die Häufigkeit der Brandkenngrößenmessung und der Melderabfrage zu reduzieren, um den Energiebedarf auf der längeren Teilschleife zu senken. Diese Einschränkungen sind jedoch ohne weiteres zu vertreten und von den allgemeinen Bestimmungen her zulässig, da diese Einschränkungen ja nur im Störungsfall, also nicht während des normalen Betriebs, auftreten.
  • In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Schalter Sa und Sb von den Kontakten eines elektromechanischen Relais gebildet sein, was den Vorteil hat, daß sehr niedrige Kontaktwiderstände im durchgeschalteten und sehr hohe Isolationswiderstände im aufgetrennten Zustand gegeben sind. Vorzugsweise wird man hierfür eine bistabile Ausführung verwenden, um den Energiebedarf in beiden Betriebszuständen klein zu halten. Alternativ zum Relais können auch Halbleiter verwendet werden, wobei vorzugsweise VMOS-Transistoren eingesetzt werden. Die Steuereinrichtung ST ist zweckmäßigerweise von einem Mikrorechner gebildet.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Betreiben von Gefahrenmeldern (M1...Mn), die in einer schleifenförmigen Doppelleitung (Meldeschleife MS) in einer Gefahrenmeldeanlage angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der Mitte der Meldeschleife (MS) ein Trennglied (TG) angeordnet ist, das im störungsfreien Betrieb (Normalfall) die Meldeschleife (MS) aufgetrennt hält, wobei jede Teilschleife (TS) als Stich- bzw. Sternleitung betrieben wird, und daß im Störungsfall (Kurzschluß, Leitungsunterbrechung) das Trennglied (TG) die Meldeschleife (MS) schließt, wobei die Schleife (MS) von beiden Seiten (A1/A2) her betrieben wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Trennglied (TG) von der einen (Ma1/Mb1) oder der anderen (Ma2/Mb2) Seite her von der Zentrale (Z) der Gefahrenmeldeanlage aus ansteuerbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Trennglied (TG) eine Steuereinrichtung (ST) aufweist, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand (Normal/Störungsfall) einen Schalter (Sa/Sb) ansteuert, der in einer der beiden Adern (a/b) der Meldeschleife (MS) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ader (a,b) ein Schalter (Sa, Sb) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Sa,Sb) Bestandteil eines elektromagnetischen Relais sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Sa,Sb) von einem VMOS-Transistor gebildet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (ST) von einem Mikrorechner gebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß im Störungsfall zumindest die verlängerte Teilschleife seltener als im Normalfall abgefragt wird.
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