Verfahren zur Uebertragung von Messwerten

Abstract

 In einem Ueberwachungssystem zum Schutz von Gebäuden sind Mess­stellen (MS) kettenförmig über Signallinien (L) mit einer Signal­zentrale (Z) verbunden, in welcher sie zur Gewinnung differen­zierter Signale verknüpft werden. In den Messstellen (MS) sind Schaltelemente (S) vorhanden, welche bei Inbetriebnahme leitend sind, so dass das Liniensignal auf der Signallinie (L) an alle Messstellen (MS) gelangt. Durch einebn Rückstellbefehl von der Signalzentrale (Z) werden alle Messstellen in einen neutralen Zustand gebracht, dann werden die Schaltelemente (S) kurzzeitig geöffnet, wodurch alle Messstellen (MS) mit Ausnahme des ersten eine Markierung empfangen, die anzeigt, dass das empfangene Lini­ensignal nur zu Synchronisationszwecken und nicht zur Auswertung dient. Die erste Messstelle (MS1) empfängt als einzige ein Lini­ensignal ohne Markierung, sie führt daher den entsprechenden Be­fehl aus und schaltet danach das Schaltelement (S1) dauernd ein, wodurch die nachfolgende Messstelle (MS2) ein Liniensignal ohne Markierung erhält, deshalb ihrerseits das Signal auswertet usw., bis der Zyklus bei der letzten Messstelle (MS) abgeschlossen ist und ein neuer Zyklus durch einen Rückstellbefehl gestartet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Uebertragung von Mess­werten in einem Ueberwachungssystem zum Schutz von Gebäuden gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zur Lösung vielfältiger Ueberwachungsaufgaben werden Messstel­len in ausgedehnten Objekten verteilt und über eine Signallinie an eine Signalzentrale angeschlossen. In diesem Zusammenhang wird es immer wichtiger, die genaue Herkunft der Messwerte zu kennen, um die Bedürfnisse einer intelligenten Signalverarbeitung zu be­friedigen, d.h. die Messstelle muss identifizierbar sein.

[0003] Die Identifizierbarkeit der Messstellen ist grundsätzlich auf drei verschiedene Arten zu erreichen. Die älteste bekannte, heute aber nur noch sehr wenig angewandte Methode besteht darin, von jeder Messstelle eine separate Leitung zur Signalzentrale zu zie­hen. Diese Lösung ist mit einem sehr hohen Installationsaufwand verbunden. Moderne Systeme verwenden daher enweder das Ketten­fortschaltprinzip, bei welchem die Messstellen in Serie geschal­tet sind und die Identifizierung durch Zählen entsprechender Fortschaltimpulse erfolgt (siehe Fig. 1), oder individuell fest adressierte Messstellen, welche parallel an die Leitung ange­schaltet sind (Fig. 2). Ein auf dem Fortschaltprinzip nach Fig. 1 beruhendes Verfahren ist in DE-AS 2'533'382 beschrieben.

[0004] Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden zuletzt genann­ten Verfahren besteht darin, dass beim Forschaltprinzip alle Messstellen identisch sein können, während sich beim Parallelsy­stem die Messstellen durch ihre Adresse unterscheiden, was entwe­der durch Schalter oder sonstige Programmierhilfsmittel erreicht wird. Es leuchtet ein, dass identische Messstellen sowohl vom Standpunkt der Grosserienfertigung als auch der Wartung entschei­ dende Vorteile aufweisen und ausserdem die Gefahr der Vertau­schung und Fehladressierung aussschliessen. Die bekannten Verfah­ren zur Identifizierung von Messstellen in Uebertragungssystemen weisen folgende Nachteile auf.

1) Hoher Installationsaufwand, falls pro Messstelle eine separate Ader zurückgeführt wird.

2) Die beim Kettenfortschaltprinzip entstehenden langen Pausen in der Stromversorgung der abge­trennten Messstellen erfordern eine entsprechend leistungsfähige lokale Spannungsversorgung.

3) Beim Kettenfortschaltprinzip ist kein Signal vorhanden, welches die dauernde Synchronisation von Systemen erlaubt, die mit einem definierten Zeitraster arbeiten.

4) Das Kettenfortschaltprinzip reduziert die Ueber­tragungskapazität bei Systemen mit definiertem Zeitraster, da nach dem Zuschalten einer Messstelle erst eine bestimmte Zeit zu deren Synchronisation verstreicht.

5) Unterschiedliche Messstellen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Uebertragung von Messwerten in einem Uebertragungssystem und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und insbesondere, ein Uebertragungssystem zu schaffen, welches bei geringem Installa­tionsaufwand eine sichere Identifizierung der Messstellen, die Aufrechterhaltung deren Synchronisation auf ein definiertes Zeit­raster und die Uebertragung von deren Messwerten an eine Signal­zentrale ermöglicht, wobei identische Messstellen, welche ketten­förmig an die Signalzentrale angeschlossen sind, verwendet werden können.

[0006] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Messstel­len so auszugestalten, dass sie über schleifenförmig angeordnete Signallinien von beiden Seiten her von der Signalzentrale angesteuert werden können.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

[0008] Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ein wesentlicher Nachteil des Kettenfortschaltverfahrens, nämlich, dass die von der Signalzentrale weiter entfernten Messstellen längere Zeit hindurch weder Speisespannung noch Signal erhalten, vermieden.

[0009] Die Herkunft der von den Messstellen in der Signalzentrale ein­treffenden Signale, d.h. die Identifizierung, ist nach zwei Me­thoden möglich: Erstens durch Zählen der ausgesandten Befehle und zweitens durch die Messstellen-Adresse, sofern ein Zyklus mit speziellen Befehlen zum Setzen einer individuellen Adresse im Adressspeicher einer Messstelle verwendet worden ist. Durch die Kombination beider Methoden, d.h. durch Vergleich der Anzahl ausgesandter Befehle mit der von den Messstellen zur Signalzen­trale rückgemeldeten individuellen Adresse, lässt sich ein sehr hoher Sicherheitsgrad der Messstellenidentifizierung erreichen.

[0010] Die Uebertragung der Messwerte kann nun so erfolgen, wie es in der DE-AS 2'533'382 beschrieben wurde, d.h. es werden bei jedem Abfragezyklus die Schaltelemente betätigt. Die Uebertragung kann aber auch wie bei einem Parallel-Uebertragungssystem erfolgen, wobei die Schaltelemente geschlossen bleiben.

[0011] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver­fahrens besteht aus Messstellen, welche einen Messgrössensensor, einen Messwertwandler, eine Kontrolleinheit einen Adressenspeicher und ein Schaltelement aufweisen. Im folgenden wird anhand der Figuren eine bevorzugte Ausfuehrungsform der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein serielles, kettengeschaltetes Ueber­wachungssystem nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein parallel adressiertes Ueberwachungssystem des Standes der Technik,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Messstelle MS zur Durch­führung des erfindungsgemässen Verfahrens und

Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Ueberwachungssystems.

[0012] Fig. 1 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen Ueberwachungssy­stems nach dem Kettenfortschaltprinzip. Von einer Signalzentrale Z gehen eine oder mehrere Signallinien L aus, an welche jeweils mehrere Messstellen MS angeschlossen sind. Die Messstellen MSm enthalten im wesentlichen ausser den Messsensoren und Messwertwandlern einen Signalempfänger, eine Ablaufsteuerung, einen Signalgenerator und ein Schaltelement Sm. Nach Anlegen der Linienspannung an die Signallinie L beginnt in der Messstelle MS1 ein Zeitglied zu laufen. Nach einer bestimmten Verzögerung schliesst das Schaltelement S1 und legt die Linienspannung an die zweite Messstelle MS2, wo ebenfalls wieder ein Zeitglied zu lau­fen beginnt. Auf diese Art schliessen nacheinander alle Schalter der Messstellen MSm einer Signallinie L. Dieser Vorgang lässt sich periodisch wiederholen, so dass alle Messstellen MS einer Linie zyklisch abgefragt werden. Nach Anlegen der Linienspannung an eine Messstelle Msm bzw. beim Schliessen des betreffenden Schaltelementes Sm kann eine Uebertragung des Messwertes des Messensors M an die Signalzentrale Z erfolgen.

[0013] In den Messstellen befindliche Speicherkondensatoren stellen die Energieversorgung der Messstelle während eventuell auftreten­ der systembedingter Spannungsunterbrechungen sicher.

[0014] Fig. 2 zeigt ein herkömmliches parallel adressiertes Ueberwa­chungssystem. Die einzelnen Messtellen MS der gesamten Anlage sind wie in Fig. 1 auf verschiedene Signallinien L verteilt und über diese Signallinie L mit der Signalzentrale Z verbunden. Jede Signallinie L besteht aus einer Zweidrahtleitung, an die alle Messstellen MS einer Signallinie L parallel angeschlossen sind. Jede Messstelle MS ist durch eine fest eingestellte Adresse Am charakterisiert. Durch Aussenden dieser charakteristischen Adres­se Am kann die Signalzentrale Z jede beliebige Messstelle MSm aufrufen und zum Beispiel zur Abgabe ihres Messwertes veranlas­sen. Die Adresssignale können beispielsweise aus einer digitalen Impulsfolge, einer bestimmten Spannungs-, Frequenz- oder Tonfolge, oder aus beliebigen Kombinationen dieser Elemente be­stehen. Bei einer grösseren Anzahl von Messstellen MS pro Signal­linie L kommt praktisch nur eine digitale Impulsfolge in Frage, weil sich damit eine fast beliebige Anzahl verschiedener Adressen mit integrationsfreundlichen Elementen von bescheidener Genauig­keit realisieren lässt. Durch weitere digitale Impulsfolgen können zudem auch komplizierte Instruktionen an die jeweils adressierte Messstelle übermittelt werden.

[0015] Ein offenkundiger Nachteil des beschriebenen Parallelsystems besteht in der Möglichkeit einer Messstellen-Verwechslung oder einer nur schwer auffindbaren Fehladressierung. Ausserdem setzt ein Leitungskurzschluss eine ganze Signallinie ausser Betrieb.

[0016] Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Messstelle MS für den Einsatz im erfindungsgemässen Uebertragungsverfahren. Die Mess­stelle MS kann ein Brandmelder, z. B. ein Ionisationsmelder, ein optischer Rauchmelder, ein Temperaturmelder oder ein Flammenmel­der, oder ein Ueberwachungsgerät in einem Intrusionsschutzsystem, z.B. ein passiver Infrarotmelder, ein Ultraschallmelder oder ein Geräuschmelder, oder ein beliebige Messstelle in einem Uebertra­gungssystem sein.

[0017] In jeder Messstelle MS ist ein richtungssymmetrisches (bilaterales) Schaltelement S vorhanden, das die beiden Ein­gangs/Ausgangsklemmen 1 und 2 miteinander verbindet. In der Bau­gruppe B sind ein Messensor M ein Messwertwandler W, eine Kon­trolleinheit KE, ein Adressspeicher AR und ein Befehlsspeicher BS vorgesehen.

[0018] Der Zustand des Schaltelementes S wird von der Kontrolleinheit KE gesteuert, welche auch Mittel zur Signalerkennung enthält. Ueber die Klemmen 1 und 3A einerseits und die Klemmen 2 und 3B andererseits sind die Messstellen miteinander und mit der Signal­zentrale Z verbunden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

[0019] Da das Schaltelement S richtungssymmetrisch (bilateral) ausge­bildet ist, können die Messstellen MS von beiden Seiten her mit Strom versorgt werden, d.h. die Signalleitungen können sowohl mit den Klemmen 1 und 3A als auch mit den Klemmen 2 und 3B der Mess­stelle MS verbunden werden, was eine Vereinfachung und Erhöhung der Sicherheit bei der Montage bedeutet.

[0020] Weiterhin enthält die Kontrolleinheit KE je einen Leitungskurz­schlussdetektor für die linke und rechte Anschlussklemme. Wenn ein Kurzschluss erkannt ist, wird durch Oeffnen des Schaltelementes S ein Absinken der Spannung an der nicht kurzgeschlossenen Klemme unter die nötige Betriebsspannung ver­hindert. Dadurch ist es möglich, den Betrieb sämtlicher Messstel­len MS bis zum Leitungskurzschluss aufrechtzuerhalten.

[0021] Die Messstellen MS sind bezüglich der Anschlussklemmen symme­trisch, d.h. vertauschbar. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass die Signallinie L von der letzten Messstelle MS wieder zur Signalzentrale zurückge­führt wird. Die Ueberwachung der Messstelle MS kann nun von zwei Seiten erfolgen. Hierdurch wird in Verbindung mit dem erwähnten Kurzschlussdetektor ermöglicht, bei einem Leitungs-Kurzschluss oder -Unterbruch den Datenverkehr von und zu den Messstellen MS voll aufrechtzuerhalten, bei gleichzeitiger Meldung der Linienstörung. Von grosser Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren der Ort der Linienstörung leicht ermittelt werden kann. Dies ist ein besonde­rer Vorteil, denn es ist allgemein bekannt, dass das Auffinden von Leitungsfehlern sehr aufwendig und zeitraubend ist.

[0022] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Uebertragungssystems mit Messstellen MS, die von der Signalzen­trale Z aus angesteuert sind. Es sind wie in Fig. 1 alle Mess­stellen MSm auf eine oder mehrere Signallinien L verteilt. Die Messstellen MS sind entsprechend Fig. 3 aufgebaut, d.h. sie ent­halten ein richtungssymmetrisches (bilaterales) Schaltelement S, welches das auf der einen Eingangs/Ausgangsklemme K1 ankommende Liniensignal zur anderen Eingangs/Ausgangsklemme K2 durchschalten und Veränderungen in das durchgeschaltete Liniensignal einfügen kann und in den Baugruppen B je einen Messensor M, einen Messwertwandler W, eine Kontrolleinheit KE, einen Adressspeicher AR zur Speicherung der indviduellen Messstellenadresse und einen Befehlsspeicher BS zur Speicherung der Befehle.

[0023] Die vom Schaltelement S in das Liniensignal eingefügten Verän­derungen werden als "Markierung" bezeichnet. Die Markierung macht sich in der von der Messstelle MS abgehenden Leitung als momenta­ner Spannungsunterbruch bemerkbar, was nachfolgenden Messstellen MS anzeigt, dass die von der Signalzentrale Z kommende Informati­on nicht ausgewertet und nur zu Synchronisationszwecken benützt werden darf. Bei Inbetriebnahme sind alle Schaltelemente S lei­tend, so dass alle Messstellen MS auf die im Liniensignal enthal­tene Synchronisierinformation synchronisieren können. Ein Rückstellbefehl vor Beginn eines Zyklus zur Abfrage von Messwer­ten bringt alle m Messstellen MS in einen neutralen Zustand, was dazu führt, dass alle Schaltelemente S, von der zugehörigen Kon­trolleinheit KE gesteuert, zu einem definierten Zeitpunkt inner­halb des von der Synchronisierinformation gegebenen Zeitrasters, durch kurzzeitiges Oeffnen einen momentanen Spannungsunterbruch als Markierung in das abgehende Liniensignal einfügen, wodurch alle auf die erste Messstelle MS1 folgenden m - 1 Messstellen ein Signal mit einer Markierung erhalten, welches sie ausschliesslich zur Synchronisation verwenden. Da die Messstellen synchron lau­fen, erfolgt das Einprägen des Spannungsunterbruches immer zum gleichen Zeitpunkt innerhalb des definierten Zeitrasters, was zu den übrigen Zeiten eine störungsfreie Uebertragung der Informati­on erlaubt.

[0024] Die erste Messstelle MS1 empfängt als einzige ein Liniensignal ohne Markierung, was bewirkt, dass sie als einzige das Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, antwortet, danach keine Befehle ausser dem Rückstellbefehl akzeptiert und keine Markierung mehr einfügt, indem sie das Schaltelement S dauernd eingeschaltet lässt. Das dauernde Einschalten des Schaltelements S hat zur Folge, dass von nun an das von der Signalzentrale Z kommende Liniensignal ohne Markierung zur nachfolgenden Messstel­le MS2 gelangt, wodurch dieselbe nach Auswertung den entsprechen­den Befehl ausführt, antwortet, danach ebenfalls nur noch den Rückstellbefehl akzeptiert und das zugehörige Schaltelement S dauernd einschaltet. Dies bewirkt, dass auch die übernächste Messstelle MS2 aktiv wird, weil sie ein Liniensignal ohne Markie­rung erhält. Der Zyklus dauert so lange, bis der beschriebene Vorgang nacheinander an allen in der Signallinie L vorhandenen Messstellen MS abgelaufen ist. Nach Abschluss des Zyklus geht ein Rückstellbefehl an alle Messstellen MS, in den neutralen Zustand zu gehen und ihre Markierung durch kurzzeitiges Oeffnen des Schaltelements S wiedereinzufügen. Es kann darauf ein neuer Zy­klus gestartet werden.

[0025] Die Möglichkeit individuelle Befehle an jede einzelne Messstel­le MS zu geben, wird bei Inbetriebnahme des Uebertragungssystem dazu benützt, um jeder Messstelle MS eine indivduelle Messstel­len-Adresse zu übermitteln, die sie in ihrem Adressregister AR speichert. Auf diese Weise erhält jede Messstelle MS eine Identifikation, die sie von den übrigen Messstellen unterschei­det. Diese Art der Adressierung vermeidet jede Manipulation an den Messstellen selbst und erlaubt sowohl die Ausnützung der Vor­teile des Parallelsystems als auch jener des Kettenschaltungssystems, ohne aber deren Nachteile zu haben. Selbstverständlich kann man bei Systemausfall, Störung oder War­tung die Adressen jederzeit neu in die Register einschreiben.

Bezugszeichen

[0026] 

Adresse A

Adressspeicher AR

Baugruppe B

Befehlsspeicher BS

Kontrolleinheit KE

Eingangs/Ausgangsklemme K1

Eingangs/Ausgangsklemme K2

Signallinie L

Messensor M

Messstelle MS

Schaltelement S

Messwertwandler W

Signalzentrale Z

Klemmen 1

Klemmen 2

Klemmen 3A

Klemmen 3B

Ansprüche

1. Verfahren zur Uebertragung von Messwerten in einem dem Schutz von Gebäuden dienenden Ueberwachungssystem mit Messstellen (MS), die einen Messensor (M), einen Messwertwandler (W) und ein von einer Kontrolleinheit (KE) angesteuertes Schaltelement (S) enthalten, und die zur Signalübertragung kettenförmig über Sig­nallinien (L) an erste Klemmenpaare (K1) einer Signalzentrale (Z) angeschlossen sind, in welcher die Signale dann zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden, wobei bei die in den Messstellen (MS) vorhandenen Schaltelemente (S) bei Inbetriebnahme leitend sind, wodurch das Liniensignal auf der Signallinie (L) an alle Messstellen (MS) gelangt und diesen das Synchronisieren auf die im Liniensignal enthaltene Synchroni­sierinformation erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Rückstellbefehl von der Signalzentrale (Z) alle Messstellen (MS) in einen neutralen Zustand gebracht werden, dass durch einen Steuerbefehl der Kontrolleinheit (KE) das zugehörige Schaltele­ment (S) zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des durch die Synchronisierinformation definierten Zeitrasters kurzzeitig geöffnet wird und dass durch diesen Spannungsunterbruch alle Messstellen (MS) mit Ausnahme der ersten eine Markierung empfangen, welche anzeigt, dass das empfangene Liniensignal nur zu Synchronisationszwecken und nicht zur Auswertung dient, dass die erste Messstelle (MS1) als einzige das Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, die Antwort abgibt und danach das Schaltelement (S1) dauernd einschaltet, wodurch die nachfolgende Messstelle (MS2) ein Liniensignal ohne Markierung erhält, deshalb ihrerseits das Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, eine Antwort abgibt und danach ebenfalls das zugehörige Schaltelement (S2) dauernd einschaltet, so dass sich der Vorgang bei den weiteren Messstellen (MSm) wiederholen kann, bis der Zy­klus bei der letzten Messstelle (MSm) abgeschlossen ist und ein neuer Zyklus durch ein Rückstellbefehl gestartet wird, indem alle Messtellen (MS) wieder in den neutralen Zustand gebracht werden.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messstellen (MS) vorhandene Adressspeicher (AR) in vorgegebener Reihenfolge von der Signalzentrale (Z) aus durch geeignete Befehle mit den Adressen der Messstelle (MS) belegt werden.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Adressspeicher (AR), welcher sich in der der Si­gnalzentrale (Z) nächstgelegenen Messstelle (MS) befindet, mit der der Messstelle (MS) zugehörigen Adresse belegt wird.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Adressspeicher (AR), welcher sich in der der Si­gnalzentrale (Z) entferntestgelegenen Messstelle (MS) befindet mit der der Messstelle (MS) zugehörigen Adresse belegt wird.

5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen (MS) hinsichtlich des Anschlusses an die Signallinien (L) richtungssymmetrisch (bilateral) sind.

6. Verfahren gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signallinien (L) von der letzten Messstelle (MS) an zweite Klemmempaare (K2) der Signalzentrale (Z) zurückgeführt werden und dass die Messstellen (MS) von der Signalzentrale (Z) sowohl über die Klemmenpaare (K1) als auch über die Klemmenpaare (K2) angesteuert werden können.

7. Verfahren, gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Belegung der Adressspeicher (AR) sämtlicher Messstellen (MS) einer Signallinie (L) alle Schaltele­mente (S) geschlossen und somit alle Messstellen (MS) der Signal­linie (L) parallel an die Signalzentrale (Z) angeschlossen sind.

8. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Messstellen (MS) vorhandenen Kontrolleinheiten (KE) einen Kurzschluss der Klemmenpaare (1, 3A) bzw. (2, 3B), über welche die Messstellen (MS) mit der Signallinie (L) verbunden sind, erkennen können.

9. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen (MS) Messensoren (M) zum Nachweis von Brandphänomenen oder Brandfolgeprodukten, zum Nachweis von schädlichen Gasen oder Dämpfen oder zum Nachweis von Eindringlingen in einen zu überwachenden Raum enthalten.

Zeichnung