EP1224641B2 - Vorrichtung zur erkennung von rauch - Google Patents

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EP1224641B2
EP1224641B2 EP00956437.8A EP00956437A EP1224641B2 EP 1224641 B2 EP1224641 B2 EP 1224641B2 EP 00956437 A EP00956437 A EP 00956437A EP 1224641 B2 EP1224641 B2 EP 1224641B2
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EP
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smoke
receiver
transmitter
radiation
cover
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EP00956437.8A
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Gottfried Müller
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Schako KG
Original Assignee
Schako Klima Luft Ferdinand Schad KG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting smoke, for example in a room.
  • Smoke detectors are known in a variety of forms and designs and on the market. However, almost all work on one principle. To be detected, the smoke must flow through the smoke detector. The method is known as a scattered light method and requires that the smoke comes into contact with the sensor. The consequence of this is that smoke detectors have to protrude from the ceiling, installation flush with the ceiling is not possible according to the applicable European standard EN54. During maintenance, it is necessary that the entire sensor head is disassembled and sent to the manufacturer. In practice, the sensor heads are replaced by new, as can not wait until the replaced, repaired by the manufacturer or come back serviced. As a result, it is necessary that twice the amount of smoke detectors be stored by the maintenance companies.
  • the commercially available smoke detectors can be manipulated without there being any detection of the manipulation.
  • it is necessary that each individual smoke detector is wired to the control cabinet.
  • a device wherein a transmitter for emitting a reflected from the smoke in space radiation and the radiation reflected by the smoke detecting receiver are provided.
  • the present invention has for its object to provide a device of the type mentioned above, with which detected in a simple way smoke, detected pollution or sabotage or the smoke detector is tested for its functionality. This should also make the European Standard EN54 for smoke alarms easier and more satisfiable.
  • What type of radiation is of minor importance.
  • it may be a laser or light radiation of any wavelength (preferably in the infrared range), but is also intended to ultrasound or to a radiation that works on the ionization principle. All radiation sources can be used here, in which it is ensured that the emitted radiation is reflected by the smoke particles.
  • the great advantage is that the smoke detector does not have to be flowed through by the smoke, so that a flush-mounted installation is possible.
  • the transmitter and / or the receiver according to the invention a pre-set. This cover ensures that all elements required for measurement are not contaminated.
  • the transmitter emits radiation in the room immediately below the smoke detector. If the radiation hits smoke particles which form a reflection barrier, the receiver can detect the reflected radiation. This also detects the smoke. From the radiating or incidence angle selected, the reflection distance, that is the distance between the smoke detector and the smoke, also results.
  • a self-diagnosis is also provided.
  • the transmitter before the cover assigned a control receiver For example, the transmitter emits a short pulsed radiation. If this radiation is confirmed by the control receiver, the function of the transmitter is guaranteed.
  • the control receiver monitors the radiation channel.
  • a short, pulsed transmission radiation is emitted by a control transmitter. If radiation is confirmed by the receiver, the function of the receiver is guaranteed.
  • the cover serves as a reflection surface. If the radiation is reflected at the reflection surface, it is detected by its own transmitter or receiver, whereby it is determined that the cover has become radiopaque.
  • a contamination control of the cover can be performed. If dust or dirt particles are deposited on the cover, the signal value of the receiver assigned to the transmitter and of the main receiver increases steadily. If a critical contamination value is reached, a maintenance signal is issued. The resulting maintenance usually only means cleaning the cover. It is not necessary to remove or replace the smoke detector sensor.
  • the novel device according to the invention for Detection of smoke can also be influenced by external radiation.
  • the receiver In the case of light radiation, this is primarily solar radiation or radiation from other light sources, when using infrared radiation, an infrared remote control or an infrared interface from a printer can lead to irritation. To exclude this, the receiver should be preceded by a filter that filters out these extraneous radiations. If, for example, light is used as radiation, then the sensor receives the entire incident light radiation, but only converts the light radiation with the emitted frequency into DC voltage, which then results in the transmission signal. The remaining light radiation is converted into AC voltage and set to zero.
  • the device according to the invention is preferably controlled so that not every deviation of the reflection leads to an alarm or the like.
  • an insect flyby incidentally reflecting radiation is as likely to pass as a cleaner with a feather duster. Therefore, a plurality of recognition processes are successively added by a control program. Only when several detection processes consecutively detect a deviation of the reflection, an alarm is triggered. Even an abrupt increase in the deviation of the reflection does not yet lead to a message, since it is known that smoke leads rather to a continuous increase of a reflection deviation.
  • the entire device is preferably formed as a unit. It can be designed as a stand-alone version, with the connections being controlled by simple relay outputs.
  • the entire system can be controlled by a flexible microprocessor system via a BUS.
  • Each smoke detector communicates with a control center via the BUS.
  • a cable break can be detected by an initialization sequence, whereby a completely failed smoke detector is determined.
  • the error message includes the degree of contamination or sabotage and the number of the device on which the event occurred.
  • the inventive device is particularly suitable for installation in ducts of air conditioning systems, these devices are usually used to trigger fire dampers.
  • these devices are usually used to trigger fire dampers.
  • the smoke detector was set in the right direction to the flow direction. This is why errors often occurred in the past, especially when the flow direction was uneven and changed.
  • the flow direction is completely unimportant, so that no great care must be taken for the arrangement of the device in the channel.
  • An apparatus according to the invention for detecting smoke indicated by dashed lines 1 has a transmitter 2 and a receiver 3.
  • Transmitter 2 and receiver 3 are preferably located in a housing 4, which may be embedded in a ceiling, for example.
  • the transmitter 2 is preferably assigned a separate receiver 9 and a control receiver 10.
  • the receiver 3 in turn has its own transmitter 11 and a control transmitter 12 assigned.
  • the actual smoke detection is done via the transmitter 2 and the receiver 3 according FIG. 2 , If smoke 1 is present in a smoke measurement zone, the radiation 6 emitted by the transmitter 2 is reflected by the smoke 1 and measured by the receiver 3. The intensity of the reflection is a measure of the smoke density. Furthermore, the reflection distance results from a selected emission or incidence angle, ie it can also be determined how far away the smoke from the device according to the invention is.
  • the own receiver 9 for the transmitter 2 and the own transmitter 11 for the receiver 3 are provided, as shown in FIG. 3 is shown. If the cover 5 or 7 be dirty or taped, the radiation can not penetrate through the cover 5/7, but is reflected. This reflected radiation is detected by the receiver 9 and the receiver 3.
  • the system can be set so that a percentage of contamination is determined. This means, for example, that one Error message is given only when the pollution has exceeded a certain degree.
  • the setting can also be made so that the smoke detection remains active with increasing pollution up to a certain height.
  • a self-test of the inventive device is desired. This one is in FIG. 4 shown.
  • the self-test serve the control receiver 10 and the control transmitter 12.
  • the transmitter 2 is tested by its signal from the receiver 10 is received directly. If the receiver 10 registers the radiation, it is determined that the transmitter is operational.
  • the receiver 3 is tested by being illuminated by the transmitter 12. If receiver 3 receives the radiation, it is functional.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Rauch beispielsweise in einem Raum.
  • Rauchmelder sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt und auf dem Markt. Sie arbeiten jedoch fast alle nach einem Prinzip. Um detektiert zu werden, muss der Rauch durch den Rauchmelder hindurchströmen. Das Verfahren ist als Streulichtverfahren bekannt und setzt voraus, dass der Rauch mit dem Sensor in Kontakt kommt. Die Folge davon ist, dass Rauchmelder aus der Decke herausragen müssen, ein deckenbündiger Einbau ist nach der hierfür geltenden Europäischen Norm EN54 nicht möglich. Bei der Wartung ist es notwendig, dass der ganze Sensorkopf demontiert und zum Hersteller geschickt wird. In der Praxis werden dabei die Sensorköpfe durch neue ersetzt, da nicht gewartet werden kann, bis die ausgetauschten, vom Hersteller repariert bzw. gewartet zurückkommen. Als Folge davon ist es notwendig, dass die doppelte Menge an Rauchmeldern von den Wartungsfirmen bevorratet wird.
  • Ferner können die handelsüblichen Rauchmelder manipuliert werden, ohne dass es zu einer Detektion der Manipulation kommt. Darüber hinaus ist es notwendig, dass jeder einzelne Rauchmelder zum Schaltschrank hin verdrahtet wird.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Rauchmelder liegt darin, dass diese in der Praxis leicht verschmutzen. Sind sie verschmutzt, können sie aber keinen Rauch mehr detektieren.
  • Aus der US-A-4 011 458 ist eine Vorrichtung bekannt, wobei ein Sender zum Aussenden einer von dem Rauch in Raum reflektierbaren Strahlung und ein die vom Rauch reflektierte Strahlung erkennender Empfänger vorgesehen sind. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der o.g. Art zu schaffen, mit welcher auf einfache Art und Weise Rauch detektiert, eine Verschmutzung oder Sabotage erkannt bzw. der Rauchmelder auf seine Funktionsfähigkeit hin getestet wird. Hierdurch soll auch die Europäische Norm EN54 für Rauchmeldung leichter und besser erfüllbar sein.
  • Diese Anfgabe wird von ether Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Um welche Art der Strahlung es sich handelt, ist von untergeordneter Bedeutung. Beispielsweise kann es sich um eine Laser- oder Lichtstrahlung jeder Wellenlänge (bevorzugt im Infrarot-Bereich) handeln, allerdings ist auch an Ultraschall gedacht oder an eine Strahlung, die nach dem Ionisationsprinzip arbeitet. Alle Strahlungsquellen können hier Einsatz finden, bei denen gewährleistet ist, dass die ausgesandte Strahlung durch die Rauchpartikel reflektiert wird.
  • Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht der grosse Vorteil darin, dass der Rauchmelder nicht mehr von dem Rauch durchströmt werden muss, so dass ein deckenbündiger Einbau möglich ist.
  • Dem Sender und/oder dem Empfänger ist erfindungsgemäß eine Abeckung vorgesetzt. Diese Abdeckung gewährleistet, dass alle zur Messung notwendigen Elemente nicht verschmutzt werden.
  • Zur Erkennung (Detektion) von eventuell auftretendem Rauch gibt der Sender eine Strahlung in den unmittelbar unter dem Rauchmelder liegenden Raum ab. Trifft die Strahlung auf Rauchpartikel, welche eine Reflektionsbarriere bilden, kann der Empfänger die reflektierte Strahung erkennen. Damit ist auch der Rauch detektiert. Aus dem dabei gewählten Abstrahl- bzw. Einfallwinkel resultiert auch der Reflektionsabstand, d.h., der Abstand zwischen Rauchmelder und Rauch.
  • Vor allem ist auch daran gedacht, die Reflektionszeit zu ermitteln, da ein Zeitunterschied zwischen der Zeit besteht, welche eine von einer gegenüberliegenden Wand oder Boden reflektierte Strahlung benötigt und der Strahlung, die von einem näheren Raum reflektiert wird.
  • Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist auch eine Selbstdiagnose vorgesehen. Hierzu ist z.B. dem Sender vor der Abdeckung ein Kontrollempfänger zugeordnet. Beispielsweise wird vom Sender eine kurze gepulste Strahlung abgegeben. Wird von dem Kontrollempfänger diese Strahlung bestätigt, so ist die Funktion des Senders gewährleistet. Der Kontrollempfänger überwacht dabei den Strahlungskanal.
  • Zur evtl. Überwachung des Empfängers wird von einem Kontrollsender eine kurze, gepulste Sendestrahlung abgegeben. Wird durch den Empfänger dies Strahlung bestätigt, so ist die Funktion des Empfängers gewährleistet.
  • Werden beide Signale, das des Senders und das des Empfängers, bestätigt, so kann auch Rauch detektiert werden.
  • Durch die Trennung des Rauchmelders mittels der Abdeckung von dem Prüfraum, d.h., von der Rauchmesszone und die Anordnung eines jeweils eigenen Senders und Empfängers kann eine mögliche Manipulation des Rauchmelders, z.B. durch Abkleben, erkannt werden. Hierbei dient die Abdeckung als Reflektionsfläche. Wird die Strahlung an der Reflektionsfläche reflektiert, so wird sie von einem eigenen Sender bzw. Empfänger detektiert, wodurch festgestellt wird, dass die Abdeckung strahlungsundurchlässig geworden ist.
  • Desweiteren kann auch eine Verschmutzungsgradkontrolle der Abdeckung durchgeführt werden. Lagern sich auf der Abdeckung Staub oder Schmutzpartikel ab, so steigt der Signalwert des dem Sender zugeordneten eigenen Empfängers und des Hauptempfängers stetig an. Wird ein kritischer Verschmutzungswert erreicht, erfolgt die Herausgabe eines Wartungssignals. Die daraus resultierende Wartung bedeutet im Normalfall lediglich die Reinigung der Abdeckung. Ein Ausbau bzw. Austausch des Rauchmeldersensors ist nicht notwendig.
  • Die neue erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erkennung von Rauch kann auch durch Fremdstrahlung beeinflusst werden.
  • Bei Lichtstrahlung ist dies vor allem eine Sonneneinstrahlung oder eine Strahlung von anderen Lichtquellen, bei Verwendung von Infrarotstrahlung, kann eine Infrarotfernbedienung oder eine Infrarotschnittstelle von einem Drucker zu Irritationen führen. Um dieses auszuschliessen, soll dem Empfänger ein Filter vorgeschaltet werden, der diese Fremdstrahlungen ausfiltert. Wird beispielsweise Licht als Strahlung verwendet, so empfängt der Sensor die gesamte einfallende Lichtstrahlung, wandelt aber nur die Lichtstrahlung mit der ausgesendeten Frequenz in Gleichspannung um, die dann das Sendesignal ergibt. Die übrige Lichtstrahlung wird in Wechselspannung umgesetzt und auf Null gesetzt.
  • Ferner wird die erfindungsgemässe Vorrichtung bevorzugt so gesteuert, dass nicht schon jede Abweichung der Reflektion zu einem Alarm od. dgl. führt. Beispielsweise ist ein Insektenvorbeiflug, der zufällig die Strahlung reflektiert, ebenso zu übergehen, wie eine Putzfrau mit einem Staubwedel. Deshalb werden durch ein Steuerungsprogramm eine Mehrzahl von Erkennungsvorgängen hintereinander addiert. Erst wenn mehrere Erkennungsvorgänge aufeinanderfolgend, eine Abweichung der Reflektion detektieren, kommt es zu einer Alarmauslösung. Auch ein abrupter Anstieg der Abweichung der Reflektion führt noch nicht zu einer Meldung, da bekannt ist, dass Rauch eher zu einem kontinuierlichen Ansteigen einer Reflektionsabweichung führt.
  • Die gesamte Vorrichtung wird bevorzugt als eine Einheit ausgebildet. Sie kann als Stand-Alone-Version ausgebildet sein, wobei die Anschlüsse durch einfache Relais-Ausgänge angesteuert werden.
  • Bevorzugt ist jedoch das ganze System durch ein flexibles Mikroprozessorsystem über einen BUS ansteuerbar. Über den BUS kommuniziert jeder Rauchmelder mit einer Zentrale. Dabei kann durch eine Initialisierungsequenz ein Kabelbruch erkannt werden, wodurch ein komplett ausgefallener Rauchmelder ermittelt wird.
  • Falls keine Verschmutzung oder Sabotage vorliegt, wird die Rauchintensität und das Ergebnis weitergegeben. Falls die Vorrichtungen stark verschmutzt oder sabotiert sind, wird eine Fehlermeldung weitergegeben. Die Fehlermeldung beinhaltet den Grad der Verschmutzung bzw. die Sabotage und die Nummer der Vorrichtung, an der das Ereignis aufgetreten ist.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich vor allem auch zum Einbauen in Kanälen von Klimaanlagen, wobei diese Vorrichtungen in der Regel zum Auslösen von Brandschutzklappen dienen. Für die bisherigen Rauchmelder in Klimakanälen war es wichtig, dass der Rauchmelder in die richtige Richtung zur Durchströmrichtung gestellt wurde. Deshalb kam es in der Vergangenheit hier oftmals zu Fehlern, vor allem wenn die Durchströmrichtung uneinheitlich war und wechselte. Für die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erkennung von Rauch ist die Durchströmrichtung völlig unwichtig, so dass für die Anordnung der Vorrichtung im Kanal keine grosse Sorgfalt aufgewendet werden muss.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Erkennen von Rauch;
    • Figuren 2 bis 4 schematische Darstellung von verschiedenen Funktionen der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erkennung von Rauch.
  • Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erkennen von gestrichelt angedeutetem Rauch 1 weist einen Sender 2 und einen Empfänger 3 auf. Sender 2 und Empfänger 3 befinden sich vorzugsweise in einem Gehäuse 4, welches beispielsweise in eine Decke eingelassen sein kann.
  • Zwischen Sender 2 und Rauch 1 befindet sich eine Abdeckung 5, welche einen Strahl 6, der von dem Sender 2 ausgesandt wird, durchlässt. Desgleichen befindet sich eine weitere Abdeckung 7 vor dem Empfänger 3, wobei die Abdeckung 7 einen reflektierten Strahl 8 durchlässt.
  • Dem Sender 2 ist bevorzugt ein eigener Empfänger 9 sowie ein Kontrollempfänger 10 zugeordnet. Dem Empfänger 3 wiederum ist ein eigener Sender 11 und ein Kontrollsender 12 zugeordnet.
  • Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
  • Die eigentliche Raucherkennung geschieht über den Sender 2 und den Empfänger 3 gemäss Figur 2. Falls sich in einer Rauchmesszone Rauch 1 befindet, wird die von dem Sender 2 ausgesandte Strahlung 6 an dem Rauch 1 reflektiert und von dem Empfänger 3 gemessen. Die Intensität der Reflektion ist ein Mass für die Rauchdichte. Ferner resultiert aus einem gewählten Abstrahl- bzw. Einfallwinkel der Reflektionsabstand, d.h., es kann auch ermittelt werden, wie weit der Rauch von der erfindungsgemässen Vorrichtung entfernt ist.
  • Im Laufe der Zeit kommt es vor, dass die Abdeckungen 5 und 7 verschmutzen, oder aber dass sie, beispielsweise bei Sabotage, abgedeckt werden. Um dies zu ermitteln, sind der eigene Empfänger 9 für den Sender 2 und der eigene Sender 11 für den Empfänger 3 vorgesehen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Sollte die Abdeckung 5 bzw. 7 verschmutzt oder abgeklebt sein, so kann die Strahlung nicht durch die Abdeckung 5/7 dringen, sondern wird reflektiert. Diese reflektierte Strahlung wird von dem Empfänger 9 bzw. dem Empfänger 3 ermittelt. Das System kann dabei so eingestellt sein, dass auch eine prozentuale Verschmutzung ermittelt wird. Das bedeutet beispielsweise, dass eine Fehlermeldung erst dann gegeben wird, wenn die Verschmutzung einen bestimmten Grad überschritten hat. Die Einstellung kann auch so geschehen, dass bei zunehmender Verschmutzung bis zu einer gewissen Höhe die Raucherkennung aktiv bleibt.
  • In vielen Fällen ist auch ein Selbsttest der erfindungsgemässen Vorrichtung gewünscht. Dieser ist in Figur 4 dargestellt. Dem Selbsttest dienen der Kontrollempfänger 10 und der Kontrollsender 12. Der Sender 2 wird getestet, indem sein Signal vom Empfänger 10 direkt empfangen wird. Falls der Empfänger 10 die Strahlung registriert, ist festgestellt, dass der Sender funktionsfähig ist.
  • Der Empfänger 3 wird dadurch getestet, dass der vom Sender 12 angestrahlt wird. Empfängt er Empfänger 3 die Strahlung, ist er funktionsfähig.
  • Bei defektem Sender und/oder Empfänger wird eine Fehlermeldung ausgegeben.

Claims (4)

  1. Vorrichtung zur Erkennung von Rauch in einem Raum mit einem Gehäuse (4), einem Sender (2) zum Aussenden einer von dem Rauch (1) reflektierbaren Strahlung und einem die vom Rauch reflektierte Strahlung erkennenden Empfänger (3), die sich in dem Gehäuse (4) befinden, wobei die Vorrichtung nicht von dem Rauch durchströmt werden muss und ein deckenbündiger Einbau möglich ist, und wobei dem Sender (2) und dem Empfänger (3) eine strahlungsdurchlässige Abdeckung (5, 7) vorgesetzt ist, dem Sender (2) zum Empfang einer von der Abdeckung (5) reflektierten Strahlung ein eigener Empfänger (9) und dem Empfänger (3) auf der gleichen Seite der Abdeckung (7) ein eigener Sender (11) zugeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sender (2) zur Erfassung der vom Sender ausgehenden Strahlung ein Kontrollempfänger (10) zugeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Empfänger (3) ein Kontrollsender (12) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Sender (2, 11, 12) und Empfänger (3, 9, 10) über ein BUS-System mit einer Zentrale verbunden sind.
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