WO1998021079A1 - Verfahren zum selbsttätigen adaptieren der sollwertvorgaben für eine gefahrenraumüberwachungseinrichtung und einrichtungen zur durchführung dieses verfahrens - Google Patents

Verfahren zum selbsttätigen adaptieren der sollwertvorgaben für eine gefahrenraumüberwachungseinrichtung und einrichtungen zur durchführung dieses verfahrens Download PDF

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WO1998021079A1
WO1998021079A1 PCT/DE1997/002677 DE9702677W WO9821079A1 WO 1998021079 A1 WO1998021079 A1 WO 1998021079A1 DE 9702677 W DE9702677 W DE 9702677W WO 9821079 A1 WO9821079 A1 WO 9821079A1
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Matthias Futterschneider
Karl Asperger
Diyap Canbolant
Jonas Gila
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
    • G08B13/183—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interruption of a radiation beam or barrier
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L29/00—Safety means for rail/road crossing traffic
    • B61L29/24—Means for warning road traffic that a gate is closed or closing, or that rail traffic is approaching, e.g. for visible or audible warning
    • B61L29/28—Means for warning road traffic that a gate is closed or closing, or that rail traffic is approaching, e.g. for visible or audible warning electrically operated
    • B61L29/30—Supervision, e.g. monitoring arrangements
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • 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
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and devices for performing this method. Such a method is known from DE-PS 19 19 468.
  • This DE-PS reports on the monitoring of the danger zone of a level crossing.
  • the danger zone is monitored by a network of intersecting electromagnetic rays, which, starting from a transmitter, are repeatedly reflected at the boundaries of the danger zone and are then picked up by a receiver. If foreign objects of a certain minimum size are present in the danger area, the beam path to the receiver is interrupted and the reduction in intensity determined in the process leads to an occupancy message in the danger area.
  • Other types of danger zone monitoring are also known from the literature, in which the radiation emitted by one or more transmitters falls directly on the receiver or in which the radiation emitted by the transmitter, for example, B. arranged at the limits of the danger zone
  • Transponder initiated to emit radiation detectable by receiving devices. It is also the case here that, in the presence of foreign bodies of a predetermined minimum size, the intensity of the electromagnetic radiation picked up by the receiving devices changes markedly, so that from this a statement about the free and occupied state of the Danger area can be brought about.
  • a specific electromagnetic radiation can ⁇ z.
  • the respective attenuation of the radiation in the danger zone must be determined before the actual monitoring process. This can be done, for example, by comparing the radiation actually picked up by the receiver and passing through the danger zone with a reference radiation which the receiver receives from the transmitter, e.g. B. is transmitted via an optical fiber.
  • a reference radiation which the receiver receives from the transmitter
  • Such a device for measuring the optical transmission of air is such. B. known from DE 28 23 832 C2.
  • z. B. by change an increased degree of amplification of the radiation receiver
  • Compensate for the attenuation of the radiation on the transmission path is required for the reference radiation.
  • the object of the present invention is to provide, for a monitoring device according to the preamble of claim 1, a method for automatically adapting the setpoint specifications to the ambient conditions, which does not require such an additional transmission channel for a reference signal.
  • the invention solves this problem by applying the characterizing features of patent claim 1.
  • the invention makes use of the knowledge that the transmission conditions within a danger zone do not change abruptly and that it is therefore possible to fall back on an intensity value that was actually determined shortly before in order to adapt to slow changes in the setpoint specification. However, this may only happen if it is certain that this previously determined intensity value does not deviate markedly from an intensity value determined even further before. Otherwise the case could occur that if a foreign body penetrates a danger zone, this penetration would be detected, but in a subsequent measurement process the marked change in the received radiation intensity received could be used as a setpoint for a subsequent measurement process. As a result, the occupancy report of the danger zone could disappear and the monitoring device would emit an incorrect monitoring signal, which could lead to malfunctions, operational hazards or even personal injuries.
  • the method according to the invention provides that a value that differs only marginally from a previously determined value should always be used as the target value.
  • the entire signal processing for determining the respective setpoint to be specified takes place digitally, the actual comparison process for determining the free and occupied signaling of the danger zone either being carried out digitally or analogously.
  • FIG. 1 a block diagram for digital threshold tracking with a comparator designed in analog technology for the free and occupancy report
  • FIG. 2 the block diagram of the signal processing indicated in FIG. 1
  • FIG. 3 a block diagram for the threshold tracking with integrated comparator
  • Figure 4 shows the block diagram of the signal processing as in
  • FIG. 3 is indicated, in FIG. 5 the block diagram of a simplified threshold tracking and in FIG. 6 the block diagram of a digital threshold tracking, in which some functions are implemented analogously, each in their application in a danger zone monitoring device.
  • FIG. 1 shows a receiver E, which detects, via an antenna AT, a radiation which passes through a dangerous space, not shown, and which emanates from a transmitter, also not shown.
  • This radiation can e.g. B. be a concentrated microwave radiation that either passes through the danger zone directly from a transmitter or is possibly reflected one or more times, or it can be radiation that comes from a transponder, which in turn is caused by the radiation from a transmitter is activated.
  • the intensity of the radiation picked up by the receiver is to be assessed for the free and occupied reporting of the danger zone; it changes markedly when a body of a predetermined minimum size enters the danger zone, be it a person or an object, in the direction of low intensity values.
  • the intensity value determined by the receiver is supplied as the ACTUAL value ACTUAL to one input of a comparator K, at the other input of which there is a TARGET value TARGET to be compared with the ACTUAL value. Falls below
  • ACTUAL value the TARGET value by a predetermined proportional or fixed amount, the danger area to be monitored is reported as occupied by an alarm signal AS, otherwise it is released.
  • the TARGET value is determined digitally.
  • the identity values determined by the receiver are digitized in an analog / digital converter AD and fed to a signal processing SV which forms the setpoint value and which, after conversion in a digital / analog converter DA, feeds it to the comparator K.
  • the signal processing is designed in such a way that it provides the comparator with a TARGET value which was derived from an ACTUAL intensity value of the radiation determined as shortly as possible before the current monitoring process, it being ensured that this value was determined when the danger area was not occupied.
  • the current intensity value N present at the output of the analog / digital converter AD is supplied, inter alia, to a memory SP1 and written there under the control of clock signals CLK; the repetition frequency of the clock signals is preferably of the order of a few seconds.
  • the current radiation intensity value N supplied to the memory SP1 is also supplied to a memory SP2, but is only written there under very specific conditions.
  • a radiation intensity value N1 which was determined in an earlier monitoring cycle and accepted for the current evaluation process, is written in it, which differs only slightly from the value previously written. This intensity value reflects the state of the danger area at the time of registration when the danger area is not occupied.
  • the current intensity value N will also differ slightly from this stored intensity value N1. if the danger zone is still not occupied.
  • This difference value is fed to a comparator VI, which compares it with a threshold value D stored in a memory SP3.
  • This threshold value D denotes the z. B. due to weather influences, the maximum expected intensity change between two successive clock pulses. If the comparator determines that the actual change in intensity C is less than the maximum possible change in intensity without occupying the danger zone, then it causes a control signal E to be applied to the signal input of an AND gate U acted on by the clock pulses CLK and thus causes the write-in the current intensity value N in the memory SP2. There, this current intensity value replaces the previously stored older intensity value N1.
  • a multiplexer M switches the current intensity value N to a further subtraction stage SUB2, in which the current intensity value is reduced by a certain amount G in accordance with a value retrievable from the memory SP3.
  • This amount corresponds to an additional attenuation of the radiation received by the receiver without an occupancy message.
  • Such an occupancy report should only be triggered if a body of a predetermined minimum length is in the danger zone, for example a person or a vehicle, but not if there is a dog or cat or a piece of whirled up paper in the danger zone.
  • the amount G by which the current intensity value N is subtracted can, but does not have to be greater than the threshold value D supplied to the comparator V for determining the permissible attenuation.
  • the intensity value H present at the output of the subtracting stage SUB2 can be via the digital / analog converter DA as the TARGET value SHOULD be fed to one input of a downstream comparator, the other input of which is to be acted upon by the analog output signal IST of the receiver E.
  • the comparator determines that the difference between the current intensity value N and the intensity value Nl last stored in the memory SP2 and accepted for a previous evaluation is greater than the predefined threshold value D, then it blocks the AND gate U and thus prevents this Write the current intensity value N into the memory SP2.
  • the multiplexer M then switches the still stored intensity value N1 to the subraction stage SUB2, in which this value is reduced by the amount G which can be obtained from the memory SP3 and passes this reduced intensity value H as the SET value to the comparator K.
  • There the current ACTUAL intensity value N is modified with the somewhat older SET intensity value N1 modified in the subtractor SUB2 compared, whereby when the current ACTUAL value falls below the TARGET value H, an occupancy message is triggered for the danger zone.
  • An occupancy message can only be triggered if the current intensity value is smaller than the intensity value N-1 stored in the memory SP2 by the amount G that can be obtained from the memory SP3. If the threshold value G is greater than the threshold value D, it may well be that the comparator has not yet responded and signals the danger zone, but that the intensity value stored in the memory SP2 is not updated. Then the intensity value stored in the memory SP2, possibly not changed over several evaluation cycles, is used as the TARGET value for the dangerous space monitoring for the subsequent evaluation process or processes. This measure prevents measured values which are suspected of being caused by foreign bodies slowly penetrating into the danger zone from being used to adapt the setpoint values.
  • FIGS. 3 and 4 differs from that of FIGS. 1 and 2 only in that the comparator, which is designed there as an analog component, is integrated in the digital signal processing.
  • the comparison process takes place in a comparator V2, one input of which is the output signal H of the subtracting stage SUB2 and the other Input of the digitized current intensity value N of the
  • the comparator V2 reports the danger area as occupied by an alarm signal AS if the current intensity value is less than the SET value H specified by the subtraction stage SUB2.
  • FIG. 5 shows a simplified embodiment of the device according to the invention for monitoring the danger area, in which the output signal of the comparator VI is used directly for signaling and clearing the danger area.
  • the comparator VI is used directly for signaling and clearing the danger area. If the current intensity value N differs only slightly from the intensity value N-1 stored in the memory SP2, this is considered by the comparator VI as a sign that the danger zone is still free.
  • the AND element U is then used to read the current intensity value N into the memory SP2, as is also the case with the exemplary embodiments explained above. In this case, the output of an alarm signal is prevented via an inverter N. If the difference between the current and the stored intensity value is greater than specified by the threshold value D of the memory SP3, the comparator VI sets its output to LOW, thereby blocking the AND gate U and triggering the output of the alarm signal via the inverter N.
  • the device shown in FIG. 5 has the advantage that it manages with very few components, but it cannot differentiate between different attenuations for the occupancy report and the tracking of the setpoint value included in the danger zone monitoring.
  • the exemplary embodiment in FIG. 6 relates to an embodiment of the device according to the invention, in which the setpoint values are at least partially adapted in an analog manner; only the measured values are stored digitally.
  • the radiation detected by a receiver and penetrating the danger zone leads, after lowering by a corresponding voltage value, via a resistor R to a measured value N * which is fed to the one input of an analog subtracting stage SUB1 *.
  • this subtraction stage there is an older intensity value N1, which can be taken from the memory SP2, also in analog form, which at the same time represents the threshold value for the comparator K *.
  • the subtracting stage SUB1 * forms the difference C from the two intensity values and feeds it to the signal input of a subtracting stage SUB2 *.
  • the other input of this subtracting stage is connected to a reference voltage Uref, which describes the value of the permissible damping between the current intensity value N and the last intensity value N1 accepted for the hazard area monitoring.
  • the subtracting stage SUB2 * causes the AND gate U to be switched on via its output signal E and thus Write the analog value for the current radiation intensity from the analog / digital converter AD into the memory SP2. If the difference between the intensity values compared with one another is greater than the specified reference voltage, the output signal of the subtracting stage SUB2 * disappears and thus blocks the AND gate U.
  • a further comparator K * is provided, which compares the current intensity value (N) of the radiation with the analog value derived from the older intensity value present in the memory SP2, and when the current intensity value is a certain amount below the im Memory SP2 stored intensity value is, the busy message triggers.

Abstract

Zum Überwachen eines Gefahrenraumes wird über den Gefahrenraum ein Strahlungsfeld aufgespannt, dessen Intensität zyklisch gemessen und mit einem früher gemessenen Intensitätswert verglichen wird. Dieser wird aus einem Speicher (SP2) entnommen, wobei der dort gespeicherte Intensitätswert (N-1) nur dann durch den aktuellen Intensitätswert (N) ersetzt wird, wenn sich beide Intensitätswerte nur gering voneinander unterscheiden. Andernfalls bleibt der ältere Intensitätswert weiterhin gespeichert und bildet weiterhin den Sollwert für die Bewertung der aktuellen Strahlungsintensität. Der Gefahrenraum wird belegt gemeldet, wenn der aktuelle Intensitätswert den gespeicherten Intensitätswert um einen bestimmten Betrag (H) unterschreitet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für die Überwachung von Gefahrenräumen mit sich ständig durch Witterungseinflüsse verändernden Dämpfungseigenschaften. Ein solcher Gefahrenraum ist beispielsweise ein Bahnübergang.

Description

Beschreibung
Verfahren zum selbsttätigen Adaptieren der Sollwertvorgaben für eine Gefahrenraumüberwachungseinrichtung und Einrichtun- gen zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie Einrichtungen zum Durchführen dieses Verfahrens. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 19 19 468 bekannt.
In dieser DE-PS wird über die Überwachung des Gefahrenraumes eines Bahnüberganges berichtet. Der Gefahrenraum wird durch eine Netzwerk sich kreuzender elektromagnetischer Strahlen überwacht, die, von einem Sender ausgehend, an den Grenzen des Gefahrenraumes mehrfach reflektiert und dann von einem Empfänger aufgenommen werden. Beim Vorhandensein von Fremdkörpern einer bestimmten Mindestgroße im Gefahrenraum wird der Strahlengang zum Empfänger unterbrochen und die dabei festgestellte Intensitätsminderung führt zu einer Belegtmeldung des Gefahrenraumes. Aus der Literatur sind auch andere Arten der Gefahrenraumüberwachung bekannt, bei der die von einem oder mehreren Sendern ausgehende Strahlung direkt auf Empfänger fällt oder bei der die vom Sender ausgehende Strah- lung z. B. an den Grenzen des Gefahrenraumes angeordnete
Transponder zur Abgabe einer von Empfangseinrichtungen detek- tierbaren Strahlung initiiert. Auch hier ist es so, daß beim Vorhandensein von Fremdkörpern vorgegebener Mindestgröße sich die Intensität der von den Empfangseinrichtungen aufgenomme- nen elektromagnetischen Strahlung markant ändert, so daß hieraus eine Aussage über den Frei- und Belegungszustand des Gefahrenraumes herbeigeführt werden kann. Als elektromagneti¬ sche Strahlung kann z. B. eine optische Strahlung (Laser) oder eine Strahlung im Mikrowellenbereich (Radar) verwendet sein.
Bei allen frei zugänglichen Gefahrenräumen besteht das Problem, daß sich die Übertragungsbedingungen im Laufe der Zeit verändern und zwar nicht nur durch alterungsbedingte Veränderungen der Sende- und Empfangseinrichtungen sowie der ggf. vorhandenen Transponder sondern durch die Verschmutzung dieser Einrichtungen und insbesondere durch das Einwirken von Witterungseinflüssen. So verändert z. B. bei den für die Überwachung von Gefahrenräumen verwendeten Frequenzen Nebel/Regen ganz entscheidend die Intensität der von einem Sen- der zu einem Empfänger übermittelbaren Strahlung.
Um unabhängig von den Umgebungsbedingungen ein immer gleiches Schaltverhalten der Überwachungseinrichtung zu gewährleisten, ist es deshalb erforderlich, die Sendeleistung und/oder den der Bewertung zugeführten Empfangspegel der Strahlung entsprechend nachzuführen. Dazu ist vor dem eigentlichen Überwachungsvorgang die jeweilige Dämpfung der Strahlung im Gefahrenraum zu bestimmen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die vom Empfänger tatsächlich aufgenommene, den Gefahrenraum durchlaufende Strahlung dort mit einer Bezugsstrahlung verglichen wird, die dem Empfänger vom Sender z. B. über einen Lichtwellenleiter übermittelt wird. Eine solche Einrichtung zur Messung der optischen Transmission von Luft ist z. B. aus der DE 28 23 832 C2 bekannt. Nach Maßgabe der Abweichung der tatsächlich gemessenen Strahlungsintensität von der der Bezugsstrahlung läßt sich z. B. durch Änderung des Verstärkungsgrades des Strahlungsempfänger eine erhöhte
Dämpfung der Strahlung auf dem Übertragungsweg kompensieren. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß eine gesonderte Übertragungsstrecke für die Referenzstrahlung erforderlich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Überwachungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ein Verfahren zum selbsttätigen Adaptieren der Sollwertvorgaben an die Umgebungsbedingungen anzugeben, das ohne ei- nen derartigen zusätzlichen Ubertragungskanal für ein Referenzsignal auskommt. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, Einrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 bzw. 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen angegeben.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe macht sich die Erfindung die Erkenntnis zu Nutze, daß sich die Übertragungsbedingungen innerhalb eines Gefahrenraumes nicht schlagartig verändern und daß es deshalb möglich ist, zur Anpassung an langsame Veränderungen bei der Sollwertvorgabe auf einen kurz zuvor tatsächlich ermittelten Intensitätswert zurückzugreifen. Dies darf allerdings nur dann geschehen, wenn festeht, daß dieser vorher ermittelte Intensitätswert nicht seiner- seits markant abweicht von einem noch weiter davor ermittelten Intensitatswert. Andernfalls könnte sonst der Fall ein- treten, daß beim Eindringen eines Fremdkörpers in einen Gefahrenraum dieses Eindringen zwar detektiert würde, in einem folgenden Meßvorgang die dabei erkannte markante Änderung der empfangenen Strahlungsintensität aber als Sollwert für einen folgenden Meßvorgang herangezogen werden könnte. Als Folge davon könnte die Belegtmeldung des Gefahrenraumes verschwinden und die Überwachungseinrichtung würde ein falsches Überwachungssignal ausgeben, das zu Betriebsstörungen, Betriebsgefährdungen oder sogar zu Personengefährdungen führen könn- te. Aus diesem Grunde sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß als Sollwert stets ein solcher Wert heranzuziehen ist, der sich von einem zuvor ermittelten Wert nur marginal unterscheidet. Bei der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die gesamte Signalverarbei- tung zur Bestimmung des jeweils vorzugebenden Sollwertes auf digitalem Wege statt, wobei der eigentliche Vergleichsvorgang zum Feststellen der Frei- und Belegtmeldung des Gefahrenraumes entweder auch digital oder aber analog vorgenommen werden kann.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Figur 1 ein Blockschaltbild zur digi- talen Schwellennachfuhrung mit einem in Analogtechnik ausgebildeten Komparator für die Frei- und Belegtmeldung, in Figur 2 das Blockschaltbild der in Figur 1 angedeuteten Signalverarbeitung, in Figur 3 ein Blockschaltbild für die Schwellennachfuhrung mit integriertem Komparator, in Figur 4 das Blockschaltbild der Signalverarbeitung wie sie in
Figur 3 angedeutet ist, in Figur 5 das Blockschaltbild einer vereinfachten Schwellennachfuhrung und in Figur 6 das Blockschaltbild einer digitalen Schwellennachfuhrung, bei der einige Funktionen analog realisiert sind, jeweils in ihrer Anwendung bei einer Gefahren- raumüberwachungseinrichtung .
In den Figuren der Zeichnung sind übereinstimmende Funktionsmodule mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt einen Empfänger E, der über eine Antenne AT eine einen nicht dargestellten Gefahrenraum passierende und von einem ebenfalls nicht dargestellten Sender ausgehende Strahlung detektiert. Diese Strahlung kann z. B. eine gebündelte Mikrowellenstrahlung sein, die den Gefahrenraum entweder auf direktem Wege von einem Sender aus durchläuft oder dabei ggfs. ein oder mehrfach reflektiert wird oder es kann sich um eine Strahlung handeln, die von einem Transponder stammt, der seinerseits durch die Strahlung eines Senders aktiviert wird. Die Intensität der vom Empfänger aufgenommenen Strahlung ist zur Frei- und Belegtmeldung des Gefahrenraumes zu bewerten; sie ändert sich beim Eindringen eines Körpers vorgegebener Mindestgröße in den Gefahrenraum, sei es ein Mensch oder ein Gegenstand, in markanter Weise in Richtung auf geringe Intensitätswerte. Der vom Empfänger ermittelte Intensitätswert wird als IST-Wert IST dem einen Eingang eines Komparators K zugeführt, an dessen anderem Eingang ein mit dem IST-Wert zu vergleichender SOLL-Wert SOLL anliegt. Unterschreitet der
IST-Wert den SOLL-Wert um einen vorgegebenen anteiligen oder fixen Betrag, so wird der zu überwachende Gefahrenraum über ein Alarmsignal AS belegtgemeldet, andernfalls wird er frei- gemeldet . Die SOLL-Wertbestimmung erfolgt auf digitalem Wege. Hierzu werden die vom Empfänger ermittelten Intentsitätswerte in einem Analog/Digitalwandler AD digitalisiert und einer SignalVerarbeitung SV zugeführt, die den SOLL-Wert bildet und diesen nach Wandlung in einem Digital/Analogwandler DA dem Komparator K zuführt . Die Signalverarbeitung ist dabei so ausgestaltet, daß sie dem Komparator einen SOLL-Wert vorgibt, der aus einem möglichst kurz vor dem aktuellen Überwachungsvorgang ermittelten IST- Intensitatswert der Strahlung abgeleitet wurde, wobei sichergestellt ist, daß dieser Wert bei nicht belegtem Gefahrenraum ermittelt wurde.
Einzelheiten der Signalverarbeitung sind der Figur 2 zu entnehmen. Der am Ausgang des Analog/Digitalwandlers AD anstehende aktuelle Intensitätswert N wird u. a. einem Speicher SP1 zugeführt und dort unter Steuerung von Taktsignalen CLK eingeschrieben; die Folgefrequenz der Taktsignale liegt vor- zugsweise in der Größenordnung von einigen Sekunden. Der dem Speicher SP1 zugeführte aktuelle Strahlungsintensitätswert N wird auch einem Speicher SP2 zugeführt, dort aber nur unter ganz bestimmten Bedingungen eingeschrieben. In ihm ist ein in einem früheren Überwachungszyklus ermittelter und für den da- maligen Bewertungsvorgang akzeptierter Strahlungsintensitäts- wert N-l eingeschrieben, der sich nur geringfügig von dem davor eingeschriebenen Wert unterscheidet. Dieser Intensitätswert spiegelt den zum Einschreibzeitpunkt vorhandenen Gefah- renraumzustand bei nicht belegtem Gefahrenraum wider. Von diesem abgespeicherten Intensitätswert N-l wird sich der aktuelle Intensitätswert N auch dann geringfügig unterscheiden, wenn der Gefahrenraum nach wie vor nicht belegt ist. Der
Grund für diesen Intensitätsunterschied liegt darin, daß sich die Übertragungsbedingungen innerhalb des Gefahrenraumes laufend verändern, beispielsweise durch plötzlich einsetzenden Regen, Schnee, aufgewirbelten Staub, aufgewirbelte Blätter und ähnliches. Diese Intensitätsveränderungen sind aber begrenzt und unterscheiden sich markant von Intensitätsveränderungen wie sie beim Belegen des Gefahrenraumes auftreten. Während bei nur geringfügigen Intensitätsveränderungen der aktuelle Intensitätswert N als der dann den Zustand des nicht belegten Gefahrenraumes besser wiedergebende Wert für nachfolgende Bewertungsvorgänge heranzuziehen ist, sollte dies nicht geschehen, wenn die Intensitätsveränderung so groß ist, daß mit der Möglichkeit einer inzwischen stattgefundenen Be- legung des Gefahrenraumes gerechnet werden muß. Um dies auszuschließen, wird zunächst aus dem noch im Speicher SP2 gespeicherten Intensitätswert N-l und dem im Speicher SP1 gespeicherten akutellen Intensitätswert N in einer Subtrahierstufe SUB 1 die Differenz C aus den beiden Intensitätswerten gebildet. Dieser Differenzwert wird einem Vergleicher VI zugeführt, der ihn vergleicht mit einem in einem Speicher SP3 hinterlegten Schwellwert D. Dieser Schwellwert D bezeichnet die z. B. auf Grund von Witterungseinflüssen maximal zu erwartende Intensitätsveränderung zwischen zwei aufeinanderfol- genden Taktimpulsen. Wenn der Vergleicher feststellt, daß die tatsächliche Intensitätsveränderung C kleiner ist als die ohne Belegung des Gefahrenraumes maximal mögliche Intensitats- Veränderung, so veranlaßt er das Aufschalten eines Steuersignales E auf den Signaleingang eines von den Taktimpulsen CLK beaufschlagten UND-Gliedes U und veranlaßt damit das Einschreiben des aktuellen Intensitätswertes N in den Speicher SP2. Dort ersetzt dieser akutelle Intensitätswert den bislang gespeicherten älteren Intensitatswert N-l. Ein Multiplexer M schaltet den aktuellen Intensitätswert N auf eine weitere Subtrahierstufe SUB2 , in der der aktuelle Intensitatswert nach Maßgabe eines aus dem Speicher SP3 abrufbaren Wertes um einen bestimmten Betrag G vermindert wird. Dieser Betrag entspricht einer zusätzlichen Dämpfung der vom Empfänger aufgenommenen Strahlung ohne daß es zu einer Belegtmeldung kommt . Eine solche Belegtmeldung soll erst ausgelöst werden, wenn sich ein Körper vorgegebener Mindestausdehnung im Gefahrenraum aufhält, beispielsweise ein Mensch oder ein Fahrzeug, nicht jedoch, wenn sich ein Hund oder eine Katze oder ein Stück aufgewirbeltes Papier im Gefahrenraum befindet. Der Betrag G, um den der akutelle Intensitatswert N subtrahiert wird, kann, muß aber nicht größer sein als der dem Vergleicher V zum Feststellen der zulässigen Dämpfung zugeführte Schwellwert D. Der am Ausgang der Subtrahierstufe SUB2 anliegende Intensitätswert H kann über den Digital/Analogwandler DA als SOLL-Wert SOLL dem einen Eingang eines nachgeschalte- ten Komparators zugeführt werden, dessen anderer Eingang durch das Analog-Ausgangssignal IST des Empfängers E zu beaufschlagen ist.
Wenn der Vergleicher feststellt, daß die Differenz aus dem aktuellen Intensitätswert N und dem zuletzt im Speicher SP2 gespeicherten, für eine vorangegangene Bewertung akzeptierten Intensitatswert N-l größer ist als der vorgegebene Schwell - wert D, so sperrt er das UND-Glied U und verhindert damit das Einschreiben des aktuellen Intensitätswertes N in den Spei- eher SP2. Der Multiplexer M schaltet dann den noch gespeicherten Intensitätswert N-l auf die Subrahierstufe SUB2 , in der dieser Wert um den aus dem Speicher SP3 entnehmbaren Betrag G vermindert wird und gibt diesen verminderten Intensitätswert H als SOLL-Wert auf den Komparator K. Dort wird dann der aktuelle IST- Intensitätswert N mit dem im Subtrahierer SUB2 modifizierten etwas älteren SOLL- Intensitätswert N-l verglichen, wobei dann, wenn der aktuelle IST-Wert den SOLL- Wert H unterschreitet, eine Belegtmeldung für den Gefahrenraum ausgelöst wird.
Eine Belegtmeldung kann nur dann ausgelöst werden, wenn der aktuelle Intensitätswert um den aus dem Speicher SP3 entnehmbaren Betrag G kleiner ist als der im Speicher SP2 gespeicherte Intensitätswert N-l. Wenn der Schwellwert G größer ist als der Schwellwert D, kann es durchaus sein, daß der Kompa- rator zwar noch nicht anspricht und den Gefahrenraum belegt meldet, daß aber die Aktualisierung des im Speicher SP2 gespeicherten Intensitätswert unterbleibt . Dann wird für den oder die folgenden Bewertungsvorgänge auf den im Speicher SP2 hinterlegten, ggfs. über mehrere Bewertungszyklen nicht ver- änderten Intensitätswert als SOLL-Wert für die Gefahrenraum- Überwachung zurückgegriffen. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß Meßwerte, die im Verdacht stehen, durch langsam in den Gefahrenraum eindringende Fremdkörper bedingt zu sein, zur Adaption der Sollwertvorgaben herangezogen werden.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 unterscheidet sich nur insofern von dem der Figuren 1 und 2, als der dort als analoges Bauteil ausgebildete Komparator in die digitale Signalverarbeitung integriert ist. Der Vergleichsvorgang fin- det in einem Vergleicher V2 statt, dessen einem Eingang das Ausgangssignal H der Subtrahierstufe SUB2 und dessen anderem Eingang der digitalisierte aktuelle Intensitätswert N der den
Gefahrenraum durchdringenden elektromagnetischen Strahlung zugeführt ist . Der Vergleicher V2 meldet den Gefahrenraum über ein Alaramsignal AS belegt, wenn der aktuelle Intensi- tätswert kleiner ist als der von der Subtrahierstufe SUB2 vorgegebene SOLL-Wert H.
Figur 5 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Gefahrenraumüberwachung, bei der das Ausgangssignal des Vergleichers VI direkt zur Gefahren- raumfrei- und -belegtmeldung verwendet ist. Unterscheidet sich der aktuelle Intensitatswert N nur geringfügig von dem im Speicher SP2 gespeicherten Intensitätswert N-l, so wird dies vom Vergleicher VI als Zeichen dafür angesehen, daß der Gefahrenraum nach wie vor frei ist. Über das UND-Glied U wird dann das Einlesen des aktuellen Intensitätswertes N in den Speicher SP2 veranlaßt, wie es auch bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen der Fall ist. Über einen Inver- ter N wird in diesem Fall die Ausgabe eines Alarmsignales verhindert. Ist die Differenz zwischen dem aktuellen und dem abgespeicherten Intensitätswert größer als durch den Schwell - wert D des Speichers SP3 vorgegeben, so setzt der Vergleicher VI seinen Ausgang auf LOW, sperrt damit das UND-Glied U und veranlaßt über den Inverter N die Ausgabe des Alarmsignals AS.
Die in Figur 5 dargestellte Einrichtung hat den Vorteil, daß sie mit sehr wenigen Bauteilen auskommt, dafür aber kann sie nicht differenzieren zwischen unterschiedlichen Dämpfungen für die Belegtmeldung und die Nachführung des in die Gefahrenraumüberwachung einbezogenen Sollwertes . Das Ausführungsbeispiel der Figur 6 betrifft eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei der die Adaption der Sollwertvorgaben mindestens teilweise auf analogem Wege erfolgt; lediglich die Speicherung der Meßwerte erfolgt digital. Die von einem Empfänger detektierte, den Gefahrenraum durchdringende Strahlung führt nach Absenkung um einen entsprechenden Spannungswert über einen Widerstand R zu einem strahlungsproportionalen Meßwert N* , der dem einen Eingang einer analogen Subtrahierstufe SUB1* zugeführt ist. An dem anderen Eingang dieser Subtrahierstufe liegt ein aus dem Speicher SP2 entnehmbarer älterer Intensitätswert N-l ebenfalls in analoger Form an, der gleichzeitig den Schwellwert für den Komparator K* darstellt. Die Subtrahierstufe SUB1* bildet die Differenz C aus beiden Intensitätswerten und führt sie dem Signaleingang einer Subtrahierstufe SUB2* zu. Der andere Eingang dieser Subtrahierstufe liegt an einer Referenzspannung Uref, die den Wert der zulässigen Dämpfung zwischen dem aktuellen Intensitätswert N und dem letzten für die Ge- fahrenraumüberwachung akzeptierten Intensitätswert N-l beschreibt. Ist die von der Subtrahierstufe SUB1* erkannte Differenz C zwischen der aktuellen Strahlung und der akzeptierten Sollstrahlung kleiner als der durch die Referenzspannung Uref vorgegebene Schwellwert, so veranlaßt die Subtrahierstu- fe SUB2* über ihr Ausgangssignal E das Durchschalten des UND- Gliedes U und damit das Einschreiben des vom Analog/Digital - wandler AD anliegenden Analogwertes für die aktuelle Strahlungsintensität in den Speicher SP2. Ist die Differenz der miteinander verglichenen Intensitätswerte größer als die vor- gegebene Referenzspannung, verschwindet das Ausgangssignal der Subtrahierstufe SUB2* und sperrt damit das UND-Glied U. Für die Ausgabe eines Alarmsignales AS ist ein weitere Komparator K* vorgesehen, der den aktuellen Intensitätswert (N) der Strahlung mit dem aus dem im Speicher SP2 anstehenden älteren Intensitätswert abgeleiteten Analogwert vergleicht und dann, wenn der aktuelle Intensitätswert um einen bestimmten Betrag unter dem im Speicher SP2 abgelegten Intensitätswert liegt, die Belegtmeldung auslöst.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum selbsttätigen Adaptieren der Sollwertvorgaben für eine Überwachungseinrichtung zum Feststellen von Fremdkörpern in einem Gefahrenraum mit mindestens einem Sender zum Aufspannen eines Strahlungsfeldes über den Gefahrenraum, mit mindestens einem Empfänger, der auf dieses Strahlungsfeld, ein durch dieses Strahlungsfeld initiiertes Strahlungsfeld oder ein reflektiertes Strahlungsfeld reagiert und mit einer Auswerteeinrichtung zum Bewerten des empfangenen aktuellen Strahlungsfeldes im Hinblick auf eine Sollwertvorgabe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der in einem Bewertungsvorgang für die Sollwertvorgabe herangezogene Intensitatswert (N-l) mindestens bis zum folgenden Bewertungsvorgang gespeichert wird, daß der gespeicherte Intensitätswert im folgenden Bewertungs- vorgang mit dem dann aktuellen Intensitatswert (N) der empfangenen Strahlung verglichen und die Differenz aus beiden Werten gebildet wird und daß nur dann, wenn diese Differenz (C) unter einem gegebenen Schwellwert (D) liegt, der gespeicherte Intensitätswert (N-l) durch den aktuellen Intensitätswert (N) ersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dann, wenn die Differenz (C) aus dem gespeicherten und dem aktuellen Intensitätswert unter dem gegebenen Schwellwert (D) liegt, entweder der Gefahrenraum unmittelbar freigemeldet oder aber der aktuelle Intensitätswert (N) mindestens mittel- bar als Sollwert für den aktuellen Bewertungsvorgang herangezogen wird, hingegen dann, wenn diese Differenz (C) größer ist als der vorgegebene Schwellwert (D) , entweder der Gefahrenraum unmit- telbar belegtgemeldet oder aber der gespeicherte Intensitats- wert (N-l) mindestens mittelbar als Sollwert für den Bewertungsvorgang herangezogen wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der mindestens eine Empfänger (E) über einen Analog/Digitalwandler (AD) auf eine Verarbeitungseinrichtung (SV) speist, der neben dem aktuellen Intensitätswert (N) der in einem Speicher (SP2) hinterlegte, bislang zur Bewertung herangezogene Intensitatswert (N-l) zugeführt ist, daß die Verarbeitungseinrichtung die Differenz (C) der ihr zugeführten Intensitätswerte feststellt und diese mit einem in einem weiteren Speicher (SP3) gespeicherten Schwellwert (D) vergleicht, um beim Unterschreiten dieses Schwellwertes das Einschreiben des aktuellen Intensitätswertes (N) in den Speicher (SP2) unter Löschung des dort bislang gespeicherten Intensitätswertes (N-l) zu veranlassen sowie mindestens mittelbar den Gefahren- räum freizumelden, bzw. um beim Überschreiten dieses Schwellwertes das Beschreiben des Speichers (SP2) zu sperren sowie mindestens mittelbar den Gefahrenraum belegt zu melden.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Einlesen der Intensitätswerte (N-l, N) in die Verarbeitungseinrichtung (SV) sowie in den Speicher (SP2) taktgesteuert erfolgt, wobei dem Schreibeingang des Speichers ein Verknüpfungsglied (U) vorgeschaltet ist, das von den Taktimpulsen (CLK) eines Taktgebers und den Ausgangssignalen (E) eines Vergleichers (VI) steuerbar ist, der das Verknüpfungsglied beaufschlagt, wenn die Differenz (C) aus dem aktuellen und dem gespeicherten Intensitatswert kleiner ist als der ge- speicherte Schwellwert (D) .
5. Einrichtung nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der im weiteren Speicher (SP3) hinterlegte Schwellwert (D) durch die größte innerhalb eines Taktzyklus ohne Belegung des Gefahrenraumes zu erwartende Intensitätsveränderung des Strahlungsfeldes vorgegeben ist .
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verarbeitungseinrichtung den aus dem Speicher (SP2) abrufbaren Intensitätswert (N, N-l) um einen aus einem weiteren Speicher (SP3) entnehmbaren Betrag (D) absenkt, der mindestens gleich der größten innerhalb eines Taktzyklus ohne Belegung des Gefahrenraumes zu erwartenden Intensitätsveränderung (C) und höchstens gleich der Intensitätsveränderung (G) durch den kleinsten eine Belegung des Gefahrenraumes bewirkenden Fremdkörper ist und daß daß die Verarbeitungseinrichtung ggfs. über einen Di- gital/Analogwandler (DA) ein Vergleicher (K, V2) nachgeschal- tet ist zum Vergleich des so modifizierten Intensitätswertes
(H) mit dem aktuellen Intensitätswert (N) .
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der mindestens eine Empfänger über einen Spannungsteiler (R) und einen Analog/Digitalwandler (AD) auf einen Speicher (SP2) speist, in dem der bislang zur Bewertung herangezogene Intensitätswert (N-l) hinterlegt ist, daß der Speicher über einen Digital/Analogwandler (DA) auf den einen Eingang eines Subtrahierverstärkers (SUB1*) geführt ist, dessen anderem Eingang über den Spannungsteiler (R) der aktuelle Intensitätswert (N*) zugeführt ist, daß der Ausgang des Subtrahierverstärkers auf den einen Eingang eines Komparators (SUB2*) geführt ist, dessen anderer Eingang an einem Bezugspotential (Uref) liegt und daß der Ausgang des Komparators auf den Signaleingang eines taktgesteuerten Verknüpfungsgliedes (U) geführt ist, des- sen Ausgang mit dem Schreibeingang des Speichers (SP2) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Höhe des Bezugspotentials (Uref) durch die größte innerhalb eines Taktzyklus ohne Belegung des Gefahrenraumes zu erwartende Intensitätsveränderung des Strahlungsfeldes vorgegeben ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der aktuelle Intensitätswert (N) dem einen Eingang eines
Komparators (K*) zugeführt ist, dessen anderer Eingang an den
Ausgang des Digital/Analogwandlers (DA) angeschlossen ist.
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