SE525894C2 - System och sätt för övervakning av elektrisk spis - Google Patents

Description

25 30 en med nämnda avkänningsorgan verksamt förbunden processor med tirnerfuriktion anordnad att enligt ett program beräkna ett upphettningstillstånd hos spisen som funktion av signaler från samtliga avkänningsorgan och av deras varaktighet samt att bestämma när upphettningtillståndet övergår i ett överhettningstillstånd beräknat som funktion av referensvärden för nämnda signaler och varaktighet lagrade i ett minne i processom; och en med processorn verksamt förbunden strömställare anordnad att bryta strömmen för spisens upphettning när upphettningstillstândet övergått i överhettningstillståndet, varvid persondetektorn och rökdetektorn innefattar en gemensam sändare-mottagare av lR-typ.

De av sändaren-mottagaren mottagna signalerna analyseras för att med ledning av signalernas mönster skilja på och gradera närvaro av personer och rökpartiklar.

Sändare-mottagaren kan även vara anordnad att kommunicera med ett omgivande styr- eller alarmsystem eller med en programmeringsenhet av IR-typ för avläsning av information från systemet eller inmatning av ny information till systemet.

Temperatursensorn som kan mäta intensiteten hos värmestrålningen från spisens ovansida, är företrädesvis såsom en IR-pyrodetektor eller eventuellt en bildsensor. En av flera sensorer sammansatt detektor eller en bildsensor kan mäta intensiteten av infraröd strålning från olika fält i den registrerade bilden av spisens ovansida och därmed mäta värmeavgivningen från spisens olika plattor.

Processom kan via ett nätverk vara anordnad att kommunicera med en extern dator. Därigenom kan dels systemet rapportera olika händelser, såsom larm och användningsmönster till en central eller tillverkaren, dels spisvakten enkelt uppgraderas med ny programvara.

Ett sätt enligt uppfinningen att med detekterings- och processororgan övervaka en elektrisk spis innefattar registrering av data representerande variabler för tid, ström för spisens upphettning, temperatur genom värmeavgivning från spisens plattor, personnärvaro vid spisen och rökutveckling från spisen medelst en sändare av IR-typ, beräkning av ett upphettningstillstånd hos spisen som funktion av nämnda data, jämförelse av upphettningstillståndet med förutbestämda överhettningstillstånd beräknade på grundval av referensvärden för nämnda variabler, och brytning av strömmen för spisens upphettning om nämnda upphettningstillstånd motsvarar något av de förutbestämda överhettningstillstånden. n o o ø o o a n o u en Överhettningstillstånden innefattar följande tillstånd: kontinuerligt överskridande av ett trös- kelvärde för strömmen under ett bestämt tidsintervall, momentant överskridande av ett trös- kelvärde för temperaturen och överskridande av ett rökutvecklingsvärde. Ytterligare ett över- hettningstillstånd kan vara stigande temperatur efter längre period av konstant temperatur och konstant temperatur och ingen personnärvaro.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av patentkraven och följ ande detalj era- de beskrivning av utföringsexempel.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING Fig. l visar schematiskt ett system enligt uppfinningen; Fig. 2 visar ett blockschema av ett system enligt uppfinningen; Fig. 3 visar ett förenklat flödesschema enligt uppfinningen; och Fig. 4 visar i diagramform exempel på olika tillstånd som kan detekteras med ett system enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I den på Fig. l schematiskt framställda föredragna utföringsformen betecknas allmänt med 10 en spisvakt anordnad för övervakning av en spis 60. Som vidare antyds i Fig. l, kan spisvak- ten 10 tillsammans med andra spisvakter 10 ingå i ett system som i sin tur via ett nätverk 48 kan administreras från en extern central eller ”service provider” 50.

I den föredragna utföringsforinen har varje spisvakt 10 ett flertal avkänningsorgan eller senso- rer innefattande en detektor 14 i form av en sändare-mottagare av IR-typ, en strömmätare 30 och en värme- eller temperatursensor 22 av IR-typ, t.ex. en s.k. IR-pyrodetektor. Sensorerna 14 och 22 är upptagna i ett hus 12 som är avsett att fastsättas t.ex. på en ej visad vägg så att de har fri sikt i ett område omkring spisen 60 resp. dennas ovansida. Sensorema 14, 22, 30 är n o I o o o ø o n u av genom respektive signalledningar 18, 26, 32 förbundna med en processor eller databehand- lingsenhet 42 innefattande en mikroprocessor via en signalomvandlingsenhet 40, som om- vandlar signalerna 20, 28, 34 till digital form innan de inmatas i processorn 42. Processorn 42 innehåller en timer 44 som är anordnad att mäta varaktigheten av de olika signalerna från sensorema 12, 22, 30. Timem 44 innefattas av processoms 42 egen klockfunktion.

I ett minne i processorn 42 är lagrat ett program för styrning av olika funktioner hos spisvak- ten 10 med ledning av signalema från sensorerna 14, 22, 30. I Fig. 1 visas endast styrningen via en signalledning 38 av spisens 60 funktion ”PÅ/AV” medelst en strömställare 36 inkopp- lad i ledningen 64 för spisens 60 strömförsörjning från en strömkälla 62. I minnet eller pro- grammet finns även lagrade referensvärden på överhettningstillstånd, i förrn av enstaka signa- ler från enstaka sensorer, men främst i tiden kombinerade signaler från flera sensorer, som jämförs med motsvarande rådande kombinerade signalvärden fiör att bryta strömmen till spi- sen 60 via strömställaren 36 om det rådande tillståndet motsvarar ett överhettningstillstând, dvs. råder en överhettningsrisk. Programmet är även via en ej visad signalförbindelse anord- nat att styra en larmfunktion 82 (Fig. 2), samt att upprätthålla kommunikation med centralen 50, vilket kommer att beskrivas mer detaljerat i det följande.

Processom 42 står via en sändare/mottagare 46 av HF-typ, eller någon typ av trådförbindelse, t.ex. ett modem och nätverket 48, i dubbelriktad förbindelse med en dator 52 i centralen 50.

Händelser som registreras av spisvaktens 10 processor 42 kan i mer eller mindre omfattning vidarebefordras till datom 52 och lagras i denna. Data för lagrade händelsema bearbetas i da- tom 52 i syfte att tillhandahålla information om den aktuella spisens 60 användningsmönster.

Denna information används i sin tur till att anpassa spisvaktens 10 program till detta använd- ningsmönster. Exempelvis kan en spis som åtminstone en gång behövt stängas av med hjälp av spisvakten 10 behöva ett program modifierat för en högre risknivå än en spis som trots daglig användning aldrig varit i närhet av ett ingripande från spisvakten 10. Datom 52 an- vänds även till att ladda ned program i spisvakten 10 vid såväl nyinstallation som allmän upp- datering samt till att registrera en nyinstallerad spisvakt.

Blockdiagrammet enligt Fig. 2 visar fler komponenter hos spisvakten 10 för en kommersiell utföringsform av systemet enligt uppfinningen. I denna utföringsforni är spisvakten uppdelad i två fysiskt åtskilda delar, en synlig del 12A och en dold del l2B. Den synliga delen 12A motsvarar ovannämnda hus 12 och den dolda delen 12B motsvarar strömmätaren 30 tillsam- mans med strömställaren 36. Den dolda delen 12B behöver nödvändigtvis inte befinna sig i närhet av spisen, utan kan vara anordnad i en elcentral (ej visad) som förser spisen 60 med ström. Som vidare antyds i Fig. 2 har den dolda delen 12B företrädesvis en egen mikropro- cessor 42B som står i dataförbindelse med den synliga delens 12 mikroprocessor 42A. När den dolda delen 12B är placerad vid spisen 60, kan av ekonomiska skäl användas ett utföran- de där processorn 42B även innefattar processorn 42A, dvs. i detta fall används endast en pro- CCSSOP.

Strömmätaren 30 i den dolda delen 12B är i den föredragna utlöringsformen uppdelad i två funktionsenheter 30A och 30B. Enheten 30A mäter strömförbrukningen när spisen är ”AV”, dvs. när ingen värmealstrande funktion är ”PÅ”, och kan via processorn 42 avgöra om spisen sätts ”PÅ”. När spisen är ”PÅ” mäter enheten 30B strömförbrukningen för att avgöra om spi- sens plattor 66, och eventuellt dess ej visade ugn, ”vrids upp” eller ”vrids ned”. Vid spisar med fler än en fas kan enheterna 30A och 30B mäta varje fas för sig med eventuell möjlighet att skilja på elförbrukningen mellan de olika plattorna och den eventuella ugnen om man vet hur fasema är inkopplade till spisen.

Med processom 42, närmare bestämt mikroprocessoms 42B inbyggda klockfunktion, mäts den tid som spisen har varit i drift. Tiden är en väsentlig parameter för glömska och dementa personers begränsade användning av spisen 10 och används för att tillsammans med signaler- na från övriga sensorer 14, 22, 30 beräkna risken för överhettning av spisen 10.

Den synliga delen 12A av spisvakten 10 har utöver de tidigare uppräknade sensorema 14, 22 företrädesvis även en kontaktsensor 80. Kontaktsensom 80, som är företrädesvis anordnad på höljet 12 (ej visat), är avsedd att tillfälligt höja spisens 10 risknivå för vid matlagning som behöver högre värme under eventuellt längre tid. Lämpligen kan kontaktsensom 10 ha någon slags ”nyckelfunktion”, så att den kan manövreras ”PÅ” endast av en behörig person. Nyckel- funktionen kan bestå i en fysisk nyckelströmställare eller en knappsats för inmatning av en kod för omställning av kontaktsensorn 10 (ej visat). Om kontaktsensom 80 kvarlämnas i läge ”PÅ” finns i spisvaktens 10 program en instruktion som omställer den till läge ”AV” när övri- ga sensorer bedömer att den aktuella matlagningen är klar eller när det förflutit ett visst antal timmar från manövreringen ”PÅ”. c ~ o u o o Q o o Q oo Iden synliga delen finns även en signalgivare 82 för att avge ett larm med ljus och ljud vid risk för överhettning. Larmet avges lärnpligen som en varning vid en beräknad risk lägre än den risk vid vilken spisen stängs ”AV” med strömställaren 36. Signalgivaren kan även inne- fatta en display 83 på höljet 12, för att i klartext eller med symboler peka ut riskkällan, dvs. någon av plattorna 66 eller den eventuella ugnen.

Värmesensom 22 är som ovan angivits en sensor av IR-typ. Enligt uppfinningen uppdelas den bild 28 (Fig. 1) som registreras av sensom 22 i fyra fält som visat, men uppdelningen kan na- turligtvis även vara i två eller flera fält beroende på antalet plattor hos spisen 60. Den intensi- tet av infraröd strålning som registreras av sensorema 22 i varje fält är en funktion av den värme som i fältet avges av motsvarande platta 66. I spisvaktens 10 program finns instruktio- ner/programkod för att mäta med varje sensordel eller med bildsensor för att urskilja varje fält i bilden 28 och beräkna värmeavgivningen därifrån med hjälp av processom 42. Sådan typ av bildanalys är i sig känd och enkel för en fackman på området och behöver därför ej beskrivas mer detalj erat.

Detektom 14 är som likaså angivits en sändare-mottagare av IR-typ, dvs. en aktiv sensor som med en lR-sändare utsänder infrarött ljus 16 och med en IR-mottagare mottager det ljus som reflekteras i ett område ovan- och framför spisen 60. I spisvaktens 10 program finns instruk- tioner/programkod som förmår analysera mönstret hos de reflekterade signalerna. Av beskaf- fenheten hos de reflekterande signalema 20 (Fig. 1) kan programmet med hjälp av processom 42 detektera rökutveckling och personer i området ovan- och framför spisen. Rökutveckling- ens sotpartiklar ger ett karakteristiskt signalmönster som relativt enkelt kan urskiljas från det likaså karakteristiska signalmönster som ges av en människa stående frarnför spisen. Denna sensorfimktion hos spisvakten är alltså programmerad för att speciellt detektera närvaro av enbart rökutveckling och person/er och ignorera annan närvaro av t.ex. flygande insekter och fladdrande gardiner. När en person detekterats kan vidare närvaron graderas med hjälp av arnplitud i förening med frekvens hos de reflekterade signalerna, dvs. beräknas eller bestäms personens närvaro vid spisen - en person nära spisen täcker en större del av sensoms 14 syn- fält och ger ett annat signalmönster än en person längre bort från spisen, så att spisvakten 10 beräknar en lägre överhettningsriskrisk först när personen genom ett nära avstånd till spisen bedöms själv kunna övervaka denna. På motsvarande sätt ger en stark rökutveckling med många tätare sotpartiklar ett signalmönster som avviker från signalmönstret hos en svag rök- utveckling.

Fastän i den föredragna utföringsformen sensororganet 14 är en enda aktiv sensor av IR-typ är det inom ramen för uppfinningen även tänkbart att använda andra typer av person- och rök- sensorer, vilka även kan vara separat anordnade. Detekteringen av rökutvecklingen kan enligt en variant av uppfinningen alternativt eller dessutom ombesörjas av en konventionell brand- varnare 54 (Fig. 1) inkopplad i systemet med en signalledning 56.

Som antyds i Fig. 1 kan den aktiva IR-sensorn i sensororganet 14 även vara anordnad att kommunicera via modulerat IR-ljus med en dator, i form av en handdator 5 2”. Dvs. sensoror- ganet 14 kan mottaga data från och sända data till handdatorn 52 samt kommunicera dessa vidare till processom 42, t.ex. via någon av signalledningarna 18, 26.

Spisvakten 10 hos ett system enligt uppfinningen förmår integrera mätvärdena för samtliga sensorer, och har därmed en mer komplett infonnation av situationen omkring en spis än spis- vakter enligt känd teknik.

Exempel på detta visas i diagrammet i Fig. 4. Kurvan 94 visar ett tidsintervall med stigande temperatur efter en längre period med konstant temperatur, samtidigt med konstant strömför- brukning, antydd av kurvan 95, och ingen person närvarande vid spisen 60. Denna situation indikerar torrkokning och därmed fara. Detta tillstånd signaleras av sensorema 30, 22 och 14 till processom 42 som från de över tiden kombinerade signalerna beräknar ett upphettnings- tillstând, jämför detta med ett lagrat överhettningstillstånd, beräknar en överhettningsrisk och stänger av spisen. I en utföringsforrn av uppfinningen kan överhettningsrisken graderas ge- nom att processom 42 beräknar en gradient för den stigande temperaturen. Exempelvis kan det lagrade överhettningstillståndet vara definierat i ett intervall A för temperaturgradienten.

Om som visas med kurvan 96 i Fi g. 5, temperaturen stiger brantare, i ett gradientintervall B, efter den längre perioden av konstant temperatur, samtidigt med den konstanta strömförbruk- ningen, indikerar denna situation att ett kokkärl har tagits bort från en platta 66. Med kurvans fortsatta förlopp antyds att personnärvaro detekterades och att kokkärlet sattes tillbaka varför strömmen till spisen ej omedelbart behövde brytas. Om plattan 66 hade stängs av av använda- ren inom en kort tid, rådde heller ingen fara. Men om inte kokkärlet hade återställts och an- vändaren inte stängde av plattan inom en given tid, rådde fara, varvid spisvakten hade stängt av plattan _ Om det i denna situation detekterades rök hade spisvakten omedelbart stängt av plattan.

I Fig. 4 visas även exempel på ett par lagrade överhettningstillstånd 90, 92 som detekteras av enstaka sensorer: Spisen stängs alltid av om temperatursensom 22 signalerar ett temperatur- värde som momentant överskrider en förutbestämd högsta tillåten temperatur eller tröskelvär- de TT. Dessutom stängs spisen alltid av om en platta 66 är påslagen på lägre effekt WT under en lång tid tl som i programmet är bestämd som funktion av denna lägre effekt.

I Fig. 3 visas ett principiellt flödesschema över olika funktioner hos ett system enligt uppfin- ningen. Flödesschemat är förenklat och kan konfigureras på andra sätt inom ramen för upp- finningen. Exempelvis är inte kommunikationen med den extema centralen 50 nödvändig tör spisvaktens 10 funktion, utan spisvakten kan även användas isolerad. I detta fall kan den dock ändå vara försedd med gränssnitt för datakommunikation, så att den kan programmeras på plats med t.ex. en handterminal (ej visat). Den tidigare beskrivna nyckelfunktionen 80 visas ej heller på flödesschemat.

Det primärt installerade programmet i spisvakten 10, har företrädesvis ett s.k. ”learning mo- de”, varvid på den dolda delen finns en omkopplare (t.ex. en DIP switch) medelst vilken kan väljas mellan olika program för olika typer av spisar, såsom spisar med keramiska hällar, spisar med separata plattor m.fl. Vidare kan förväljas mer eller mindre restriktiva begräns- ningar för användartyp; exempelvis en sådan där det endast tillåts fem minuters användnings- tid när ingen person är närvarande.

Utöver vad som anges nedan om programmet kan spisvakten 10 anses registrera avvändarens dagliga bruksmönster, och utifrån detta avgörs när det är fara för överhettning av spisen 60.

De separata mätvårdenas överskridande av en ”normal” nivå summeras till en kombinerad ”farlig” nivå. Spisvakten accepterar mindre överskridelser av "normal" för ett mätvärde åt gången, men stänger av spisen om flera mätvärden samtidigt överskrider "normal" nivå.

Systemet enligt flödesschemat kan arbeta på följande sätt: Vid installation och inkoppling av spisvakten 10 efterfrågar processorn 42 programmet som styr spisvakten, dvs. om spisvakten 10 är konfigurerad. Om spisvakten 10 inte är konfigurerad 1 l 3 / annat: u o o n I n anropas meddelas detta av signalgivaren 82, t.ex. i klartext på displayen 83. Om spisvakten har inkopplats för kommunikation med den externa centralens 50 dator 52, eller eventuellt handdatorn eller datorn 52°, laddar denna ned programmet i spisvaktens 10 databehandlings- enhet/processor 42. Därefter börjar strömmätarens 30 enhet 30A kontinuerligt avkärma om spisen 60 förbrukar upphettningsström, dvs. om spisen är ”PÅ”. Om spisen är ”PÅ” träder samtliga övriga sensorer 44, 30B, 22, l4 i funktion och mäter alltså värdena på varaktighet eller tid t, strömförbrukning (eller effekt) W, plattemperatur T, personavstånd P resp. rökut- veckling S. Därefter beräknar programmet överhettningsrisken D som funktion av dessa vär- den, dvs. D = f (t, W, T, P, S).

En sådan beräknad riskanalys har tidigare grundats exempelvis på tid t, strömförbrukning W och eventuellt temperatur T, varvid säkerhetsmarginalen ofta behövt vara stor, för att undvika alla de situationer som kan leda till överhettning av spisen och medföljande brandrisk. En hög strörnförbrukning kunde då inte tillåtas mer än allra högst något tiotal minuter innan spisvak- ten stängde av spisen, särskilt om spisen var ansluten till endast en fas, så att endast den totala elförbrukningen uppmättes. Med det förbättrade integrerade systemet enligt uppfinningen tas alltså hänsyn även till graden av personnärvaro och rökutveckling och även temperaturen hos varje enskild platta. Med en person nära spisen 60 kan som ovan omnämnts en detekterad värmeavgivning från en eller flera urskiljbara plattor tillåtas snabbt stiga till en högre nivå än annars. Som likaså omnämnts ovan, kan den förbättrade temperaturavkänningen med sensorn 22 indikera indirekt även om det finns värmeupptagande kärl 68 på plattorna när strömför- brukningen är hög, eftersom den avkända temperaturen då inte stiger lika snabbt, som när inget kärl finns på plattan.

Om den beräknade överhettningsrisken är lika med eller högre än en förutbestämd larmrisk DO, utlöses ett larm av signalgivaren 82, annars fortsätter mätningen och beräkningen. Om överhettningsrisken är ärmu större eller lika med eller större än en förutbestämd brandrisk D1, stängs spisen av med hjälp av strömställaren 36, annars fortsätter mätningen och beräkningen efter larmet.

Om en person 72 finns närvarande nära spisen beräknar programmet generellt en lägre över- hettningsrisk än då spisen 60 är obevakad. Och om rök 70 utvecklas från spisen 60, dvs. från brända matvaror, beräknar programmet en högre överhettningsrisk; i sj älva verket beräknar programmet risken då till brandrisk och utlöser larmet samt stänger omedelbart av spisen 60. 10 Det bör tilläggas att det i F ig. 3 visade flödesschemat endast visar principiellt hur ett system enligt uppfinningen kan arbeta. I praktiken arbetar systemet företrädesvis med s.k. multi- tasking, som innebär att informationen från flera sensorer bearbetas parallellt eller samtidigt i processorn 42.

Claims (11)

11 PATENTKRAV

1. System för övervakning av en elektrisk spis (60), k ä n n e t e c k n a t av ett .flertal avkänningsorgan innefattande en strömmätare (30) anordnad att mäta en ström för spisens upphettning; en temperatursensor (22) anordnad att mäta en temperatur genom värmeavgivning från spisens plattor; en persondetektor (14) anordnad att detektera personnärvaro vid spisen; en rökdetektor (14) anordnad att detektera rökutveckling från spisen; och en med nämnda avkänningsorgan verksamt förbunden processor (42) med timerfunk- tion (44) och anordnad att enligt ett program beräkna ett upphettningstillstånd (D) hos spisen som funktion av signaler från samtliga avkänningsorgan och deras varaktighet samt att be- stämma när upphettriingtillståndet (D) övergår i ett överhettningstillstånd (Dl) beräknat som funktion av referensvärden för nämnda signaler och deras varaktighet lagrade i ett minne i processorn (42); och en med processorn (42) verksamt förbunden strömställare (3 6) anordnad att bryta strömmen för spisens (60) upphettning när upphetmingstillståndet övergått i överhettningstill- ståndet; varvid persondetektorn och rökdetektom innefattar en gemensam sändare-mottagare (14) av IR-typ.

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att sändaren-mottagarens (14) mot- tagna signaler genom processorn (42) är anordnade att medelst instruktioner för signalanalys i programmet skilja på och gradera personnärvaron och rökutvecklingen.

3. System enligt något av krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att sändaren- mottagaren (14) och temperatursensom (22) är anordnade i ett gemensamt hus med fri sikt i ett område omkring spisen (60) resp. dennas ovansida.

4. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att temperatur- sensorn är (22) av IR-typ och anordnad att mäta värmeavgivningen separat från var och en av spisens (60) plattor. 12

5. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att processorn (42) via ett nätverk är anordnad att kommunicera med en extern dator (52).

6. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att proces- sorn (42) via en trådlös förbindelse är anordnad att kommunicera med en extem dator (52°).

7. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att processom (42) är anord- nad att kommunicera med den externa datorn (52') via en IR-förbindelse.

8. System enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att persondetektorn och rök- detektom innefattar nämnda IR-törbindelse.

9. Sätt att med detekterings- och processororgan övervaka en elektrisk spis, k ä n - n e t e c k n a t av registrering av data representerande variabler för tid (t); ström (W) för spisens upphettrting; temperatur (T) genom värmeavgivning fiån spisens plattor; personnärvaro (P) vid och rökutveckling (S) från spisen medelst en sändare- mottagare (14) av IR-typ; beräkning av ett upphettningstillstånd (D) hos spisen som funktion av nämnda data; järntörelse av upphettningstillståndet med förutbestämda överhettningstillstånd (DI) beräknade på grundval av referensvärden för nämnda variabler; och brytning av strömmen (W) för spisens upphettning om nämnda upphettningstillstånd (D) motsvarar något av de förutbestämda överhettningstillstånden (Dl).

10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att överhettningstillstånden innefattar: kontinuerligt överskridande av ett tröskelvärde (WT) för strömmen under ett bestämt tidsintervall (t0); momentant överskridande av ett tröskelvärde (TT) för temperaturen; och överskridande av ett rökutvecklingsvärde' (S). 13

11. ll. Sätt enligt krav 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a t av att överhettningstillstånden ytterligare innefattar: stigande temperatur efter längre period av konstant temperatur och konstant temperatur och ingen personnärvaro.