WO2014180773A1 - Brandmelder - Google Patents

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WO2014180773A1
WO2014180773A1 PCT/EP2014/059083 EP2014059083W WO2014180773A1 WO 2014180773 A1 WO2014180773 A1 WO 2014180773A1 EP 2014059083 W EP2014059083 W EP 2014059083W WO 2014180773 A1 WO2014180773 A1 WO 2014180773A1
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WO
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fire detector
fire
measuring
electromagnetic interference
self
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PCT/EP2014/059083
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tjark Windisch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201480026222.9A priority Critical patent/CN105190718B/zh
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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
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/04—Monitoring of the detection circuits
    • G08B29/043—Monitoring of the detection circuits of fire detection circuits
    • 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

  • Such fire alarms typically include at least one
  • Fire detector which on the basis of brand-specific parameters, such as smoke, soot particles, temperature or gas concentrations, can detect a fire in its environment early and trigger an alarm.
  • EP 0903708 A1 which is probably the closest prior art, discloses a fire alarm which has an event memory which, in the event of a fault or alarm event, permanently stores data about fire alarm function parameters.
  • event memory which, in the event of a fault or alarm event, permanently stores data about fire alarm function parameters.
  • messages relating to the registration of the event of a fluctuation of a fire detector measurement signal are stored, and the occurrence of a fluctuation indicates that an electromagnetic interference may have occurred.
  • a fire detector is presented, which is suitable and / or designed for the detection of a fire.
  • the "a fire detector" is presented, which is suitable and / or designed for the detection of a fire.
  • the "a fire detector" is presented, which is suitable and / or designed for the detection of a fire.
  • Fire detector designed as an automatic fire detector.
  • the fire detector can be integrated in a housing, which is particularly preferably attached to a ceiling or a wall.
  • the fire detector can be designed as a surface-mounted fire alarm or as a flush-mounted fire alarm.
  • the fire detector comprises at least one
  • the fire detector may also have a data interface, wherein the fire detector is formed, the alarm signal for detecting the fire via the interface in a data network and, for example, to a fire panel or
  • the fire detector is particularly preferably formed energy self-sufficient.
  • it is realized as a stand-alone system, which can be operated by means of an integrated energy storage device, such as a battery or a rechargeable battery, energy self-sufficient.
  • the fire detector has a light transmitter device for emitting a measuring light into a measuring range and a sensor device for measuring the measuring light from the measuring range and for generating a sensor signal.
  • the light transmitter device is particularly preferably designed as a light-emitting diode (LED). In particular, it is a blue light emitting diode, a UV LED
  • the sensor device is oriented relative to the measuring range so that it can receive at least a portion of the measuring light from the measuring range.
  • the sensor device has a sensor element for detecting the measurement light and a circuit for generating the sensor signal.
  • the light transmitter device and the sensor device together form an absorption measuring path, wherein an absorption of the measuring light can be measured as a function of a turbidity of the air in the measuring range, so that a fire can be concluded.
  • the fire detector is designed as a scattered light sensor, wherein the sensor device is arranged so that it receives only scattered light of the measuring light from the measuring range. In this measurement method, this is due to smoke particles or others
  • the measuring range is in open connection to an environment of the fire detector, so that ambient air can circulate into or through the measuring range.
  • the fire detector further comprises an evaluation device for detecting a
  • a fire is detected, for example, when the height or intensity of the measured measuring light falls below a predefinable limit value during an absorption measurement, or in the case of a scattered light measurement when the scattered measuring light exceeds a predefinable limit value.
  • the fire detector further comprises a self-monitoring module, which is designed for the detection of electromagnetic interference in the sensor signal.
  • the self-monitoring module can represent a separate module or be designed as part of the evaluation device.
  • Disturbances can in particular be transmitted field-bound and received there, for example, by an antenna acting as an antenna conductor of the sensor device.
  • the electromagnetic interference is generated by a mostly unknown source of interference, wherein the sensor device forms the Störseke.
  • the coupling path between the source of interference and Störseke is in particular line unbound. In particular, it may be capacitive couplings, inductive couplings or radiation coupling between the source of interference and the Störseke.
  • the coupling path between the source of interference and Störseke is in particular line unbound. In particular, it may be capacitive couplings, inductive couplings or radiation coupling between the source of interference and the Störseke.
  • Self-monitoring module is designed to use a dark signal as the sensor signal for the detection of electromagnetic interference.
  • the fire detector in particular the evaluation device, is designed to deactivate the light transmitter device in order to generate the dark signal.
  • the dark signal is deactivated as a sensor signal
  • Light transmitter device formed.
  • a measurement light measurement is performed by the sensor device while the light transmitter device does not emit a measurement light and the result of the measurement light measurement is transmitted as a dark signal to the self-monitoring module.
  • the embodiment according to the invention has the advantage that, due to the deactivation of the light-transmitting device, all interference quantities which can be based on the light-emitting device or on the transmission path over the measuring range to the sensor device are excluded. For example, errors in the driver of the light-emitting unit are excluded, as are disturbances due to soiling in the measuring area and resulting poor transmission of the measuring light.
  • the measuring space and / or the sensor device in particular the sensor element of the sensor device, is arranged in a labyrinth, in particular an optical labyrinth, so that the measuring space and / or the sensor device or the sensor element, from ambient light from the environment of Fire detectors are optically shielded.
  • the labyrinth is designed so that starting from the
  • Sensor device in particular of the sensor element, the environment is not a straight open connection.
  • at least one, at least two, and in particular at least three reflections are necessary in order to be able to bring ambient light onto the sensor element in the labyrinth.
  • the labyrinth is fluidically opposite to the
  • the sensor device comprises at least one photodiode as the sensor element.
  • photodiodes are very reliable and measure even the lowest light output.
  • the self-monitoring module is designed to detect the electromagnetic interference using a statistical analysis, in particular a
  • Electromagnetic disturbances which impair the function of the fire detector are mainly due to an interference frequency range between 1 kHz and 10 kHz.
  • an analog filter circuit which filters out signal components with noncritical frequencies, that is to say signal components with frequencies outside the interference frequency range, from the dark signal.
  • the dark signal is not continuously sampled, but at longer intervals, for example once a second or greater, a measured value determined.
  • the correlation between the dark signal and the sampling is not maintained over this long period of time compared to the interference frequency range, it is always possible to start from a sampling at a random time in the course of the interference wave. If, for example, more than 20 measured values are scanned in a common measuring window, they are randomly distributed over the interference wave assumed to be constant. These 20 measured values are sufficient to determine the amplitude of the interference wave. This determination is independent of the actual frequency of the interference wave.
  • Another method is to calculate a frequency distribution of the measured values and to use these to directly assess the influence on the smoke measurement of the fire detector.
  • the score may be a prediction of a false alarm or a probability of a real alarm. If, for example, an interference amplitude greater than a predefinable first limit value, for example of greater than 100 mV, is measured over a period of 3 hours longer than 20 minutes, reliable smoke detection can no longer be guaranteed, so that when an alarm is triggered, the probability that the alarm is a real alarm and no false alarm is low.
  • the self-monitoring module is designed to locally output a warning message in the detection of the electromagnetic interference, or e.g. via the data interface to a central office.
  • a warning message in the detection of the electromagnetic interference, or e.g. via the data interface to a central office.
  • it is possible that locally the warning message is perceived or further processed at the control center, so that the cause of the electromagnetic interference can be corrected without delay.
  • the self-monitoring module is designed to transfer at least one characteristic of the electromagnetic interference to the evaluation device, wherein the evaluation device is designed to take into account the electromagnetic interference in the detection of the fire on the basis of the sensor signal. For example, in the detection of the electromagnetic interference sensitivity of the fire detector can be reduced.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fire detector as a
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation a fire detector 1 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the fire detector 1 is on a ceiling
  • the fire detector 1 arranged and used for the detection of smoke particles 3 or other fire characteristics in an ambient air of the environment U of the fire detector 1.
  • the fire detector 1 is arranged in a housing 4, which is screwed to the ceiling 2, for example.
  • the fire detector 1 operates according to the so-called scattered light principle, wherein a light transmitting device 5, in this case formed as an LED, a measuring light _
  • the fire detector 1 comprises a sensor device 7 with a sensor element 10, which is arranged so that it does not receive a direct measurement light M from the light transmitter device 5.
  • a measuring direction R of the sensor device 7 to the main beam direction H takes an included angle alpha between 100 ° and
  • the sensor device 7 is thus designed to receive only scattered, in particular back-reflected measuring light from the measuring space 6.
  • the scattered-light principle is based on the idea that, in the case of an unloaded ambient air in the measuring area 6, the measuring light M is not scattered, so that no measuring light M is received by the sensor device 7.
  • the sensor element 10 is e.g. formed as a photodiode.
  • the measuring area 6 is arranged in a labyrinth 8, which on the one hand enables a fluidic coupling of the measuring area 6 with the surroundings 3, but on the other hand prevents direct irradiation of ambient light into the measuring area 6.
  • the labyrinth 8 has a plurality of environmental openings 9 through which ambient air can circulate in the measuring area.
  • the labyrinth 8 is constructed so that ambient light, which enters through the surrounding opening 9, would have to be reflected at least once, preferably at least twice, in order to be reflected in the
  • the labyrinth 8 is realized in such a way that ambient light which enters through the ambient opening 9 would have to be reflected at least once, preferably at least twice, in order to impinge on a sensor element 10 of the sensor device 7.
  • the fire detector 1 comprises an evaluation device 11, which receives the sensor signal of the sensor device 7 and detects a fire on the basis of the sensor signal. For example, it is detected whether the proportion of the measuring light M scattered in the measuring area 6, which was recorded by the sensor element 10, is above a predeterminable one
  • the evaluation device 11 is designed as a microcontroller or as another data processing device.
  • the fire detector 1 additionally comprises an alarm device 12, which is designed to output an optical or acoustic alarm in the detection of the fire.
  • the fire detector 1 optionally includes a battery, not shown, for powering the fire detector. 1
  • the fire detector 1 has a self-monitoring module 13 for the detection of electromagnetic interference (EMC) in the sensor signal of the sensor device 7.
  • EMC electromagnetic interference
  • the self-monitoring module 13 can also form a component of the evaluation device 11.
  • the self-monitoring module can be designed as a program or a subprogram in the evaluation device 11.
  • the fire detector 1 is designed for the purpose of detecting electromagnetic interference in the sensor signal, during the detection of the sensor signal by the self-monitoring module 13 to deactivate the light transmitter device 5, so that the measuring space 6 is darkened. For example, the control is taken over by the evaluation device 11. It should be noted that due to the labyrinth 8 the measuring space 6 is already sealed off from the ambient light, so that the darkening is very reliable.
  • the sensor signal recorded by the sensor device 7 from the darkened measuring space 6 is referred to as a dark signal.
  • the self-monitoring module 13 is designed to examine the dark signal for indications or characteristics of the electromagnetic interference. This is achieved in a first exemplary realization by, in a first step, converting signal components with frequencies which do not correspond to a Störwellenfrequenz Society. be filtered out analogously. The resulting filtered dark signal thus only contains signal components in the Störwellenfrequenz Scheme of e.g. 1 KHz to 10 kHz. In a very simple embodiment, an energy could be filtered this way
  • Dark signal range can be determined and used as a measure of electromagnetic interference.
  • the amplitude of the interference wave of the electromagnetic interference is determined, in particular measured or estimated. This is implemented by sampling the filtered dark field signal at a frequency less than the frequencies in the spurious frequency range. For example, a frequency of 1 Hz or less is used. The sampling is uncorrelated or free-running to the interference waves of the electromagnetic interference. From a plurality, eg more than 20, successive measured values, the amplitude or at least one amplitude reference value is determined by frequency analysis or estimation.
  • the self-monitoring module 13 can output a warning message to a control center or to a technical service via a communication module 14.
  • the warning message can lead to the deployment of service personnel or change a reliability level of the fire detector, whereby the reliability level is lowered if there is an electromagnetic interference.
  • a visual or audible warning message can be issued locally via a signal device 15.
  • the self-monitoring module 13 can transmit at least one parameter of the detected electromagnetic interference to the evaluation device 11, wherein the evaluation device 11 is designed to take into account at least one characteristic of the electromagnetic interference in the detection of the fire.
  • the consideration can be implemented on the one hand, by a trigger threshold for an alarm is set high.
  • the consideration can be implemented on the other by also sending a probability that the alarm is a real alarm and not a false alarm and sent it to the central office.

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Abstract

Zur Früherkennung von Bränden in öffentlichen oder privaten Räumlichkeiten werden üblicherweise automatische Brandmeldeeinrichtungen eingesetzt. Derartige Brandmeldeeinrichtungen umfassen typischerweise mindestens einen Brandmelder, welcher auf Basis von brandspezifischen Größen, wie zum Beispiel Rauch, Rußpartikeln, Temperatur oder Gaskonzentrationen einen Brand in seiner Umgebung frühzeitig detektieren und Alarm auslösen kann. Es wird ein Brandmelder (1) mit einem Lichtsendereinrichtung (5) zum Aussenden eines Messlichts M in einen Messbereich (6), mit einer Sensoreinrichtung (7) zum Messen des Messlichts M aus dem Messbereich (6) und zur Erzeugung eines Sensorsignals, mit einer Auswerteeinrichtung (11) zur Detektion eines Brands auf Basis des Sensorsignals, mit einem Selbstüberwachungsmodul (13) zur Detektion von elektromagnetischen Störungen in dem Sensorsignal wobei das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, zur Detektion der elektromagnetischen Störungen ein Dunkelsignal, welches als ein Sensorsignal bei deaktivierter Lichtsendereinrichtung (5) ausgebildet ist, zu nutzen.

Description

_
Beschreibung
Titel
Brandmelder
Stand der Technik
Zur Früherkennung von Bränden in öffentlichen oder privaten Räumlichkeiten werden üblicherweise automatische Brandmeldeeinrichtungen eingesetzt. Derartige Brandmeldeeinrichtungen umfassen typischerweise mindestens einen
Brandmelder, welcher auf Basis von brandspezifischen Größen, wie zum Beispiel Rauch, Rußpartikeln, Temperatur oder Gaskonzentrationen einen Brand in seiner Umgebung frühzeitig detektieren und Alarm auslösen kann.
Beispielsweise wird in der Druckschrift EP 0903708 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ein Brandmelder offenbart, welcher einen Ereignisspeicher aufweist, der im Fall eines Stör- oder Alarmereignisses Daten über Funktionsparameter des Brandmelders permanent speichert. Als Beispiel wird auch angegeben, dass Meldungen hinsichtlich der Registrierung des Ereignisses einer Fluktuation eines Messsignals des Brandmelders gespeichert werden, wobei das Auftreten einer Fluktuation darauf hinweist, dass eventuell eine elektromagnetische Störung aufgetreten ist.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wird ein Brandmelder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Brandmelder vorgestellt, welcher zur Detektion eines Brandes geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere ist der „
Brandmelder als ein automatischer Brandmelder ausgebildet. In seiner Bauform kann der Brandmelder in einem Gehäuse integriert sein, welches besonders bevorzugt an einer Decke oder einer Wand anbringbar ist. Der Brandmelder kann als ein Aufputzbrandmelder oder als ein deckenbündiger Brandmelder ausgebildet sein. Insbesondere umfasst der Brandmelder mindestens eine
Alarmeinrichtung zur Ausgabe eines Alarmsignals bei der Detektion eines Brandes. Alternativ oder ergänzend kann der Brandmelder auch eine Datenschnittstelle aufweisen, wobei der Brandmelder ausgebildet ist, das Alarmsignal zur Detektion des Brandes über die Schnittstelle in ein Datennetzwerk und zum Beispiel an eine Brandmeldezentrale oder an
Rettungskräfte auszugeben. Der Brandmelder ist besonders bevorzugt energieautark ausgebildet. Insbesondere ist er als ein Stand-Alone-System realisiert, welches mittels einer integrierten Energiespeichereinrichtung, wie zum Beispiel einer Batterie oder einem Akku, energieautark betrieben werden kann.
Der Brandmelder weist eine Lichtsendereinrichtung zum Aussenden eines Messlichts in einen Messbereich sowie eine Sensoreinrichtung zum Messen des Messlichts aus dem Messbereich und zur Erzeugung eines Sensorsignals auf. Die Lichtsendereinrichtung ist besonders bevorzugt als eine Leuchtdiode (LED) ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um eine blaue Leuchtdiode, eine UV-
Leuchtdiode oder um eine Infrarot-Leuchtdiode. Die Sensoreinrichtung ist relativ zu dem Messbereich so orientiert, dass diese zumindest einen Teil des Messlichts aus dem Messbereich empfangen kann. Insbesondere weist die Sensoreinrichtung ein Sensorelement zur Erfassung des Messlichts und eine Schaltung zur Erzeugung des Sensorsignals.
Beispielsweise kann die Lichtsendereinrichtung und Sensoreinrichtung gemeinsam eine Absorptionsmessstrecke bilden, wobei eine Absorption des Messlichts in Abhängigkeit einer Trübung der Luft in dem Messbereich gemessen werden kann, sodass auf einen Brand geschlossen werden kann.
Alternativ hierzu und besonders bevorzugt ist der Brandmelder als ein Streulichtsensor ausgebildet, wobei die Sensoreinrichtung so angeordnet ist, dass diese ausschließlich Streulicht des Messlichts aus dem Messbereich empfängt. Bei dieser Messmethode wird das an Rauchpartikeln oder anderen
Partikeln in der Umgebungsluft in dem Messbereich gestreute Messlicht erfasst und aufgrund der Höhe oder Intensität des Streulichts auf einen Brand „
geschlossen. Der Messbereich steht in offener Verbindung zu einer Umgebung des Brandmelders, sodass Umgebungsluft in oder durch den Messbereich zirkulieren kann. Der Brandmelder umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung zur Detektion eines
Brandes auf Basis des Sensorsignals. So wird ein Brand beispielsweise detektiert, wenn bei einer Absorptionsmessung die Höhe oder Intensität des gemessenen Messlicht unter einen vorgebbaren Grenzwert fällt, oder für den Fall einer Streulichtmessung, wenn das gestreute Messlicht einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
Der Brandmelder umfasst ferner ein Selbstüberwachungsmodul, welches zur Detektion von elektromagnetischen Störungen in dem Sensorsignal ausgebildet ist. Das Selbstüberwachungsmodul kann ein separates Modul darstellen oder als ein Teil der Auswerteeinrichtung ausgebildet sein. Derartige elektromagnetische
Störungen können insbesondere feldgebunden übertragen werden und dort beispielsweise von einem als Antenne fungierenden Leiter der Sensoreinrichtung empfangen werden. Die elektromagnetischen Störungen werden durch eine meist unbekannte Störquelle erzeugt, wobei die Sensoreinrichtung die Störsenke bildet. Der Kopplungspfad zwischen Störquelle und Störsenke ist insbesondere leitungsungebunden. Insbesondere kann es sich um kapazitive Kopplungen, induktive Kopplungen oder Strahlungskopplung zwischen der Störquelle und der Störsenke handeln. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Selbstüberwachungsmodul ausgebildet ist, zur Detektion der elektromagnetischen Störungen ein Dunkelsignal als das Sensorsignal zu nutzen. Der Brandmelder, insbesondere die Auswerteeinrichtung, ist ausgebildet, zur Erzeugung des Dunkelsignals die Lichtsendereinrichtung zu deaktivieren. Somit ist das Dunkelsignal als ein Sensorsignal bei deaktivierter
Lichtsendereinrichtung ausgebildet. Insbesondere wird durch die Sensoreinrichtung eine Messlichtmessung durchgeführt während die Lichtsendereinrichtung kein Messlicht aussendet und das Ergebnis der Messlichtmessung als Dunkelsignal an das Selbstüberwachungsmodul weitergegeben. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die Deaktivierung der Lichtsendereinrichtung sämtliche Störgrößen, die auf der Lichtsendereinrichtung oder auf dem Übertragungsweg über den Messbereich zu der Sensoreinrichtung beruhen können, ausgeschlossen werden. So werden beispielsweise Fehler in dem Treiber der Lichtsendereinheit genauso ausgeschlossen wie Störungen aufgrund von Verschmutzungen in dem Messbereich und einer daraus resultierenden schlechten Übertragung des Messlichts. Durch die Nutzung des Dunkelsignals statt eines Sensorsignals mit aktivierter Lichtsendereinrichtung kann somit eine Messumgebung zur Detektion der elektromagnetischen Störungen bereitgestellt werden, die weitgehend frei von Störgrößen ist. Dadurch ist die Detektion der elektromagnetischen Störungen deutlich sicherer als bei der Nutzung des Sensorsignals mit aktivierter Lichtsendereinrichtung. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Messraum und/oder die Sensoreinrichtung, insbesondere das Sensorelement der Sensoreinrichtung, in einem Labyrinth, insbesondere optischen Labyrinth, eingeordnet, sodass der Messraum und/oder die Sensoreinrichtung bzw. das Sensorelement, vor Umgebungslicht aus der Umgebung des Brandmelders optisch abgeschirmt sind. Insbesondere ist das Labyrinth so ausgebildet, dass ausgehend von der
Sensoreinrichtung, insbesondere von dem Sensorelement, zu der Umgebung keine geradlinige offene Verbindung vorliegt. Vorzugsweise sind mindestens eine, mindestens zwei, und insbesondere mindestens drei Reflexionen notwendig, um Umgebungslicht auf das Sensorelement in dem Labyrinth bringen zu können. Dagegen ist das Labyrinth strömungstechnisch gegenüber der
Umgebung geöffnet, sodass Umgebungsluft durch den Messraum zirkulieren kann.
Besonders bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung mindestens eine Fotodiode als das Sensorelement. Derartige Fotodioden sind sehr zuverlässig und messen auch geringste Lichtleistungen.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist das Selbstüberwachungsmodul ausgebildet, die elektromagnetischen Störungen unter Nutzung einer statistischen Analyse, insbesondere einer
Häufigkeitsanalyse, und/oder auf Basis einer Frequenzanalyse zu detektieren. Elektromagnetische Störungen, die den Brandmelder in seiner Funktion beeinträchtigen, ergeben sich maßgeblich in einem Störfrequenzbereich zwischen 1 kHz und 10 kHz. Somit ist besonders vorteilhaft, das Dunkelsignal in dem genannten Frequenzbereich auf die elektromagnetischen Störungen zu überwachen. Dies wird vorzugsweise durch eine analoge Filterschaltung erreicht, die Signalanteile mit nicht kritischen Frequenzen, also Signalanteile mit Frequenzen außerhalb des Störfrequenzbereichs, aus dem Dunkelsignal herausfiltert. Vorzugsweise wird das Dunkelsignal nicht kontinuierlich abgetastet, sondern in größeren Abständen, zum Beispiel einmal pro Sekunde oder größer, ein Messwert bestimmt. Wird über diesen, im Vergleich zum Störfrequenzbereich langen Zeitraum, die Korrelation zwischen Dunkelsignal und Abtastung nicht aufrechterhalten, kann immer von einer Abtastung zu einem zufälligen Zeitpunkt im Verlauf der Störwelle ausgegangen werden. Werden nun zum Beispiel mehr als 20 Messwerte in einem gemeinsamen Messfenster abgetastet, sind diese zufällig über die als konstant angenommene Störwelle verteilt. Diese 20 Messwerte sind ausreichend, um die Amplitude der Störwelle zu ermitteln. Diese Ermittlung ist unabhängig von der tatsächlichen Frequenz der Störwelle.
Eine weitere Methode ist eine Häufigkeitsverteilung der Messwerte zu berechnen und diese zu nutzten, um direkt den Einfluss auf die Rauchmessung des Brandmelders zu bewerten. Die Bewertung kann insbesondere als eine Prädiktion für einen Fehlalarm oder als eine Wahrscheinlichkeit eines Echtalarms ausgebildet sein. Wird zum Beispiel über einen Zeitraum von 3 Stunden länger als 20 min eine Störamplitude größer als ein vorgebbarer erster Grenzwert, z.B. von größer 100 mV gemessen, kann eine sichere Raucherkennung nicht mehr garantiert werden, so dass bei dem Auslösen eines Alarms, die Wahrscheinlichkeit, dass der Alarm ein Echtalarm und kein Fehlalarm ist, niedrig ist. Wird für die gleichen Bedingungen sogar eine Störamplitude größer als ein zweiter Grenzwert, z.B. größer als 300 mV gemessen, muss mit einem Fehlalarm innerhalb des nächsten Tages gerechnet werden, so dass bei dem zweiten Grenzwert eine Prädiktion für einen Fehlalarm ausgegeben werden kann. Mit Hilfe der gemessenen oder abgeschätzten Amplitude der Störwelle ist es möglich die Wahrscheinlich zu berechnen, mit der ein Messwert der Rauchmessung um einen bestimmten Absolutwert von dem ungestörten Messwert abweicht. Auf Basis dieser Wahrscheinlichkeit, kann wiederum berechnet werden, wie wahrscheinlich ein Täuschungsalarm gerade ist. Dabei hängt letztere Wahrscheinlichkeit nicht nur von der bestimmten Störamplitude ab, sondern auch von deren Varianz im längerfristigen zeitverhalten (zum Beispiel über 3 Stunden).
Insbesondere ist das Selbstüberwachungsmodul ausgebildet, bei der Detektion der elektromagnetischen Störungen eine Warnmeldung lokal auszugeben oder z.B. über die Datenschnittstelle an eine Zentrale weiterzugeben. In diesen Ausgestaltungen ist es möglich, dass lokal die Warnmeldung wahrgenommen wird oder an der Zentrale weiterverarbeitet wird, sodass die Ursache für die elektromagnetische Störung verzugsfrei behoben werden kann.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Selbstüberwachungsmodul ausgebildet ist, mindestens eine Kenngröße der elektromagnetischen Störungen an die Auswerteeinrichtung zu übergeben, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die elektromagnetischen Störungen bei der Detektion des Brandes auf Basis des Sensorsignals zu berücksichtigen. Beispielsweise kann bei der Detektion der elektromagnetischen Störung eine Empfindlichkeit des Brandmelders herabgesetzt werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wrkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Brandmelders als ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung 1.
Die Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung einen Brandmelder 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Brandmelder 1 ist an einer Decke
2 angeordnet und dient zur Detektion von Rauchpartikeln 3 oder anderen Brandmerkmalen in einer Umgebungsluft der Umgebung U des Brandmelders 1. Der Brandmelder 1 ist in einem Gehäuse 4 angeordnet, welches an die Decke 2 beispielsweise angeschraubt ist.
Der Brandmelder 1 arbeitet nach dem sogenannten Streulichtprinzip, wobei eine Lichtsendereinrichtung 5, in diesem Fall ausgebildet als eine LED, ein Messlicht _
M in einen Messbereich 6 einstrahlt. Ferner umfasst der Brandmelder 1 eine Sensoreinrichtung 7 mit einem Sensorelement 10, welche so angeordnet ist, dass diese kein direktes Messlicht M von der Lichtsendereinrichtung 5 empfängt. Beispielsweise nimmt eine Messrichtung R der Sensoreinrichtung 7 zur Hauptstrahlrichtung H einen eingeschlossenen Winkel alpha zwischen 100° und
30° ein. Die Sensoreinrichtung 7 ist somit ausgebildet, ausschließlich gestreutes, insbesondere rückreflektiertes Messlicht aus dem Messraum 6 aufzunehmen. Das Streulichtprinzip basiert auf der Idee, dass bei einer unbelasteten Umgebungsluft in dem Messbereich 6 das Messlicht M nicht gestreut wird, sodass von der Sensoreinrichtung 7 kein Messlicht M empfangen wird. Für den
Fall, dass in der Umgebungsluft in dem Messbereich 6 Rauchpartikel 3 oder andere Brandmerkmale enthalten sind, wird das Messlicht M gestreut beziehungsweise reflektiert und auf die Sensoreinrichtung 7 zurückgeworfen, wo dieser Anteil des Messlichts M gemessen wird. Das Sensorelement 10 ist z.B. als eine Photodiode ausgebildet.
Um die Streulichtmessung störungsfrei durchführen zu können, ist der Messbereich 6 in einem Labyrinth 8 angeordnet, welches zwar zum einen eine strömungstechnische Kopplung des Messbereichs 6 mit der Umgebung 3 ermöglicht, zum anderen jedoch ein direktes Einstrahlen von Umgebungslicht in den Messbereich 6 verhindert. Beispielsweise weist das Labyrinth 8 mehrere Umgebungsöffnungen 9 auf, über die Umgebungsluft in dem Messbereich zirkulieren kann. Das Labyrinth 8 ist so aufgebaut, dass Umgebungslicht, welches durch die Umgebungsöffnung 9 eintritt, mindestens einmal, vorzugsweise mindestens zweimal reflektiert werden müsste, um in den
Messbereich 6 zu gelangen. Alternativ oder ergänzend ist das Labyrinth 8 so realisiert, dass Umgebungslicht, welches durch die Umgebungsöffnung 9 eintritt, mindestens einmal, vorzugsweise mindestens zweimal reflektiert werden müsste, um auf ein Sensorelement 10 der Sensoreinrichtung 7 aufzutreffen.
Der Brandmelder 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 11 , welche das Sensorsignal der Sensoreinrichtung 7 entgegennimmt und auf Basis des Sensorsignals einen Brand detektiert. Beispielsweise wird detektiert, ob der in dem Messbereich 6 gestreute Anteil des Messlichts M, der von dem Sensorelement 10 aufgenommen wurde, oberhalb von einem vorgebbaren
Grenzwert liegt. Beispielsweise ist die Auswerteeinrichtung 11 als ein Mikrocontroller oder als eine andere Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet. Optional ergänzend umfasst der Brandmelder 1 eine Alarmeinrichtung 12, welche zur Ausgabe eines optischen oder akustischen Alarms bei der Detektion des Brandes ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Brandmelder 1 optional eine nicht dargestellte Batterie zur Energieversorgung des Brandmelders 1.
Der Brandmelder 1 weist ein Selbstüberwachungsmodul 13 zur Detektion von elektromagnetischen Störungen (EMV) in dem Sensorsignal der Sensoreinrichtung 7 auf. Somit wird das Sensorsignal sowohl zu der Überwachungseinrichtung 1 1 als auch zu dem Selbstüberwachungsmodul 13 geleitet. Das Selbstüberwachungsmodul 13 kann auch eine Komponente der Auswerteeinrichtung 11 bilden. Insbesondere kann das Selbstüberwachungsmodul als ein Programm oder ein Teilprogramm in der Auswerteeinrichtung 1 1 ausgebildet sein.
Der Brandmelder 1 ist zum Zweck der Detektion von elektromagnetischen Störungen in dem Sensorsignal ausgebildet, während der Erfassung von dem Sensorsignal durch das Selbstüberwachungsmodul 13 die Lichtsendereinrichtung 5 zu deaktivieren, sodass der Messraum 6 abgedunkelt ist. Beispielsweise wird die Ansteuerung durch die Auswerteeinrichtung 11 übernommen. Es ist darauf hinzuweisen, dass aufgrund des Labyrinths 8 der Messraum 6 bereits von dem Umgebungslicht abgeschottet ist, sodass die Abdunklung sehr zuverlässig erfolgt. Das aus dem abgedunkelten Messraum 6 von der Sensoreinrichtung 7 aufgenommene Sensorsignal wird als Dunkelsignal bezeichnet.
Das Selbstüberwachungsmodul 13 ist ausgebildet, das Dunkelsignal auf Hinweise oder Merkmale der elektromagnetischen Störungen zu untersuchen.. Dies wird bei einer ersten beispielhaften Realisierung erreicht, indem in einem ersten Schritt Signalanteile mit Frequenzen, die nicht einem Störwellenfrequenzbereich entsprechen z.B. analog herausgefiltert werden. Das daraus resultierende gefilterte Dunkelsignal enthält somit nur noch Signalanteile in dem Störwellenfrequenzbereich von z.B. 1 KHz bis 10 kHz. In einer sehr einfachen Ausführung könnte eine Energie dieses gefilterten
Dunkelsignalbereichs bestimmt werden und als Maß für elektromagnetische Störungen herangezogen werden. Alternativ hierzu wird die Amplitude der Störwelle der elektromagnetischen Störung bestimmt, insbesondere gemessen oder abgeschätzt. Dies wird umgesetzt, indem das gefilterte Dunkelfeldsignal mit einer Frequenz kleiner als die Frequenzen in dem Störwellenfrequenzbereich abgetastet wird. Beispielsweise wird eine Frequenz von 1 Hz oder kleiner verwendet. Die Abtastung erfolgt unkorreliert oder frei laufend zu den Störwellen der elektromagnetischen Störung. Aus einer Mehrzahl, z.B. mehr als 20, aufeinanderfolgenden Messwerten wird durch Häufigkeitsanalyse oder Schätzung die Amplitude oder zumindest ein Amplitudenreferenzwert bestimmt.
Für den Fall, dass das Selbstüberwachungsmodul 13 elektromagnetische Störungen feststellt, so kann dieses über ein Kommunikationsmodul 14 eine Warnmitteilung an eine Zentrale oder an einen technischen Dienst ausgeben. Die Warnmitteilung kann zum einen zu dem Einsatz von Servicepersonal führen oder eine Zuverlässigkeitsstufe des Brandmelders verändern, wobei die Zuverlässigkeitsstufe gesenkt wird, wenn eine elektromagnetische Störung vorliegt. Alternativ oder ergänzend kann über eine Signaleinrichtung 15 lokal eine optische oder akustische Warnmeldung ausgegeben werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Selbstüberwachungsmodul 13 mindestens eine Kenngröße der detektierten elektromagnetischen Störung an die Auswerteeinrichtung 11 übermitteln, wobei die Auswerteeinrichtung 11 ausgebildet ist, die mindestens eine Kenngröße der elektromagnetischen Störung bei der Detektion des Brandes zu berücksichtigen. Die Berücksichtigung kann zum einen umgesetzt werden, indem eine Auslöseschwelle für einen Alarm hochgesetzt wird. Die Berücksichtigung kann zum anderen umgesetzt werden, indem eine Wahrscheinlichkeit, dass der Alarm ein Echtalarm und kein Fehlalarm ist, mit ausgegeben und an die Zentrale übersandt wird.

Claims

Ansprüche
1. Brandmelder (1) mit einem Lichtsendereinrichtung (5) zum Aussenden eines Messlichts (M) in einen Messbereich (6), mit einer Sensoreinrichtung (7) zum Messen des Messlichts (M) aus dem Messbereich (6) und zur Erzeugung eines Sensorsignals, mit einer Auswerteeinrichtung (1 1) zur Detektion eines Brands auf Basis des Sensorsignals, mit einem Selbstüberwachungsmodul (13) zur Detektion von
elektromagnetischen Störungen in dem Sensorsignal dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, zur Detektion der elektromagnetischen Störungen ein Dunkelsignal, welches als ein
Sensorsignal bei deaktivierter Lichtsendereinrichtung (5) ausgebildet ist, zu nutzen.
Brandmelder (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brandmelder (1 ) als ein Streulichtsensor ausgebildet ist.
Brandmelder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum (6) und/oder die Sensoreinrichtung (7) in einem Labyrinth (8) angeordnet ist.
4. Brandmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (7) mindestens eine Photodiode als ein Sensorelement (10) umfasst.
5. Brandmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Störungen unter Nutzung einer statistischen Analyse, insbesondere einer Häufigkeitsanalyse und/oder auf Basis einer Frequenzanalyse in dem Dunkelsignal zu detektieren.
6. Brandmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, das Dunkelsignal mit einer Messfrequenz kleiner als 100 Hz, vorzugsweise kleiner als 10 Hz und insbesondere kleiner als 1 Hz zu erfassen.
7. Brandmelder (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Störungen in dem Dunkelsignal unter Nutzung von mehr als 20,
vorzugsweise von mehr als 30 Messwerten mit der Messfrequenz in einem Messfenster zu detektieren.
8. Brandmelder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, eine Amplitude und/oder eine Energie der elektromagnetischen Störungen auf Basis der Messwerte in dem Messfenster abzuschätzen.
9. Brandmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, bei der Detektion der elektromagnetischen Störungen eine Warnmeldung lokal auszugeben oder an eine Zentrale weiterzugeben.
10. Brandmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Selbstüberwachungsmodul (13) ausgebildet ist, mindestens eine Kenngröße der elektromagnetischen Störungen an die Auswerteeinrichtung (11) zu übergeben, wobei die Auswerteeinrichtung (11) ausgebildet ist, die elektromagnetischen Störungen bei der Detektion des Brands auf Basis des Sensorsignals zu berücksichtigen.
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