Verfahren zum energiesparenden Betrieb von Gefahrenmeldern in einer Gefahrenmeldeanlage

Abstract

 Die nach dem Prinzip der Kettensynchronisation arbeitende Anlage mit einer Zentrale (Z) mit mehreren zweiadrigen Meldeprimärleitungen (ML), an die kettenförmig eine Vielzahl von Melder (Mn) angeschlossen sind, die regelmäßig von der Zentrale (Z) aus zyklisch angesteuert und auf ihren jeweiligen analogen Meldermeßwert abgefragt werden, benutzt jeweils Melder (Mn), die eine Spannungsmeßeinrichtung (MU), die die angelegte Linienspannung (UL) überwacht, eine nachgeschaltete Verknüpfungslogik (VL) mit zugeordnetem Sensorteil (S), eine nachgeschaltete Steuereinrichtung (St), einen Energiespeicher (C) und einen Durchschaltetransistor (T) aufweisen. Die Verknüpfungslogik (VL) ist im wesentlichen von einem Mikro­rechner gebildet, der an- und abschaltbar ist. Erfindungsgemäß wird der Mikrorechner in Abhängigkeit von bestimmten Schalt­kriterien (UAN, DS), die spezifisch für die Gefahrenmeldeanlage sind, in einen stromsparenden Ruhezustand geschaltet und wiedereingeschaltet, wobei eine erforderliche Anlaufzeit (tan) für den Mikrorechner gewährleistet ist. Z.B. erhält mit einer zyklischen Abfrage der Reihe nach jeder Melder (Mn) eine bestimmte Spannung (Anschaltspannung UAN), die den Mikrorechner einschaltet, aber erst nach einer vorgegebenen Anlaufzeit (tan) den betreffenden Melder aktiviert, daß nach Ablauf der Anlauf­zeit (tan) der Datenverkehr mit der Zentrale (Z) erfolgt, wobei für den Empfang (E1,E2,...) jeweils eine bestimmte Empfangszeit (te) und für das Antworten (Melden) (A1,A2,...) jeweils eine bestimmte Antwortzeit (ta) vorgesehen ist. Anschließend wird mit dem Durchschalten (DS) zum nächsten Melder der Mikrorechner abgeschaltet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum energie­sparenden Betrieb von Gefahrenmeldern in einer Gefahrenmelde­anlage, die im Pulsmeldesystem nach dem Prinzip der Kettensynchronisation arbeitet, mit einer Zentrale mit mehreren zweiadrigen Meldeprimärleitungen, an die kettenförmig eine Vielzahl von Meldern angeschlossen ist, die regelmäßig von der Zentrale aus zyklisch angesteuert und auf ihren jeweiligen ana­logen Meldermeßwert abgefragt werden, wobei jeder Melder eine Spannungsmeßeinrichtung, die die angelegte Linienspannung über­wacht, eine nachgeschaltete Verknüpfungslogik mit zugeordnetem Sensor, eine nachgeschaltete Steuereinrichtung, einen Energie­speicher und einen Durchschaltetransistor aufweist, wobei die Verknüpfungslogik von einem Mikrorechner gebildet ist.

[0002] Eine derartige Gefahrenmeldeanlage ist aus der DE-PS 25 33 382 bekannt. Bei dieser Gefahrenmeldeanlage, insbesondere Brand­meldeanlage, zur Übertragung von analogen Meldermeßwerten sind die einzelnen Melder kettenförmig an der Meldelinie ange­schlossen. Dabei werden die Meßwerte der einzelnen Melder zyklisch von der Zentrale aus abgefragt und zur zentralen Auswerteeinrichtung gegeben, um dort daraus differenzierte Störungs- bzw. Alarmmeldungen aus den zu verknüpfenden Analogwerten zu gewinnen. Zu Beginn eines jeden Abfragezyklus werden alle Melder durch eine Spannungsänderung von der Meldelinie abgetrennt und dann in vorgegebener Reihenfolge in der Weise wieder angeschaltet, daß jeder Melder nach einer seinem Meßwert entsprechenden Zeitverzögerung mittels eines in einer der Adern der Meldelinie angeordneten Durchschalte­transistors den jeweils nachfolgenden Melder zusätzlich anschaltet.

[0003] In der zentralen Auswerteeinrichtung wird die jeweilige Melderadresse aus der Anzahl der vorhergehenden Erhöhungen des Linienstroms und der analoge Meßwert aus der Länge der be­treffenden Schaltverzögerungen abgeleitet. Die Melder werden während dieser Zeit aus ihren Energiespeichern betrieben. Die Energiespeicher werden nach der Abfrage in der sogenannten Ruhezeit mit erhöhter Linienspannung wieder aufgeladen.

[0004] In zunehmendem Maße benötigen Gefahrenmelder eine hochwertige Sensorik und Übertragungstechnik. Anstatt einer Kollektiv­adresse wird eine Einzeladressierung verlangt, wie dies bei der oben geschilderten Gefahrenmeldeanlage der Fall ist. Es können auch von der Zentrale aus Steuerbefehle an die einzelnen Melder übertragen werden, die von den einzelnen Meldern empfangen werden, wie bereits aus der DE-PS 25 33 354 bekannt ist. Es können die Daten, die von den einzelnen Meldern empfangen und gemeldet werden, auch in Form von Pulstelegrammen innerhalb bestimmter Zeitfenster übermittelt werden.

[0005] Wegen der hohen Kosten des Leitungsnetzes werden immer mehr Melder an einer Meldeprimärleitung betrieben. Alle diese Ein­flüsse vergrößern den Energiebedarf der einzelnen Melder und erst recht den Energiebedarf der mit mehreren Meldern bestückten Meldeprimärleitung. Besonders problematisch wird es, wenn die Funktionsanforderungen den Einsatz von schnellen Mikrorechnern mit ihrem erheblichen Energiebedarf auch in den Meldern erforderlich machen und wenn über dieselbe Leitung auch noch die notwendige Energie zugeführt wird, wie bisher üblich.

[0006] Es ist beispielsweise bekannt, stromsparende Schaltkreis­techniken, z.B. CMOS zu verwenden und spezielle Sensoren, z.B. den Meßteil eines optischen Streulicht-Rauchmelders gepulst zu betreiben. Ferner ist bekannt, um den Spannungsabfall auf der Meldelinie genügend klein zu halten, diese mit dickem Draht und kurz auszuführen, was natürlich die Kosten erhöht und/oder dem Wunsch zuwiderläuft, eine Vielzahl von Meldern auf einer Leitung zu betreiben. Ebenfalls bekannt ist die Möglichkeit, die nötige Energie ganz oder teilweise getrennt, z.B. über eine eigene Leitung zuzuführen, was ebenfalls die Komplexität und die Kosten einer Gefahrenmeldeanlage erhöht.

[0007] Es ist ganz allgemein schon vorgeschlagen worden, Mikrorechner abzuschalten, wenn sie nicht benötigt werden, um deren Energie­verbrauch zu reduzieren. Das hat aber in der Regel den Nachteil, daß einerseits geeignete Kriterien für das Aus- und Einschalten nicht verfügbar bzw. nur mit großem, zusätzlichen Aufwand herstellbar sind und andererseits das Einschalten eines Mikrorechners relativ lange dauert, weil z.B. der Taktgenerator mehrere Millisekunden lang anschwingen muß, bevor er funktions­fähig ist.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile ein Verfahren zum energiesparenden Betreiben von Gefahrenmeldern einer Gefahrenmeldeanlage anzu­geben, welches ein verhältnismäßig einfaches und zuverlässiges An- und Abschalten eines Mikrorechners gestattet.

[0009] Diese Aufgabe wird mit einem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß der Mikrorechner in Abhängigkeit von bestimmten Schaltkriterien, die spezifisch für die Gefahren­meldeanlage sind, in einen stromsparenden Ruhezustand ge­schaltet und wieder eingeschaltet wird, wobei eine erforderliche Anlaufzeit für den Mikrorechner gewährleistet ist.

[0010] Das besondere bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht darin, daß keine zusätzlichen und aufwendigen Kriterien eigens geschaffen werden müssen. Vielmehr werden für das An- und Abschalten des Mikrorechners im jeweiligen Melder Schalt­kriterien herangezogen, die für eine Gefahrenmeldeanlage spezi­fisch sind und bereits vorhanden sind, d.h. die in besonderer Weise hierfür genutzt und ausgestaltet werden.

[0011] So erhält in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­dungsgemäßen Verfahrens mit der zyklischen Abfrage der Reihe nach jeder Melder eine bestimmte Spannung (eine Anschaltspan­nung), die den Mikrorechner einschaltet, aber erst nach einer vorgegebenen Anlaufzeit den Melder aktiviert. Danach erfolgt der Datenverkehr mit der Zentrale, d.h. der Melder empfängt und sendet (meldet) Signale. Anschließend wird mit dem Durchschal­ten zum nächsten Melder der Mikrorechner abgeschaltet. Zweck­mäßigerweise wird die Anschaltspannung von der Abfragespannung gebildet.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren modifiziert die bekannte Kettenmodulation derart, daß jeder Melder nach dem Anlegen der Abfragespannung zunächst während einer vorgegebenen Anlauf­zeit inaktiv bleibt, dann seinen Datenverkehr in einer bestimmten Empfangszeit und Antwortzeit mit der Zentrale abwickelt und anschließend zum nächsten Melder durchschaltet. Mit der vorgegebenen Anlaufzeit kann der Mikrorechner eines jeweiligen Melders anlaufen. Mit dem Durchschalten zum nächsten Melder wird der Mikrorechner wieder abgeschaltet. Damit ist für eine optimal kurze Zeit der Mikrorechner eingeschaltet und demzufolge wird im Mittel weniger Energie verbraucht.

[0013] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Anlaufzeit für den Mikrorechner in einer besonderen Weise gewonnen, ohne dabei für jeden Melder eine eigene Anlauf­zeit vorsehen zu müssen. Es wird lediglich eine erste An­laufzeit für den Mikrorechner des ersten Melders benötigt. Nach dieser Anlaufzeit schaltet der erste Melder unmittelbar zum zweiten Melder durch. In der anschließenden Empfangs- und Sendezeit des ersten Melders erfolgt der Datenverkehr des ersten Melders mit der Zentrale. Diese Empfangs- und Antwort­zeit ist aber zugleich die Anlaufzeit für den Mikrorechner des zweiten Melders. Dieser Vorgang setzt sich bis zum letzten Melder fort. Dieses Verfahren verringert den Zeitbedarf erheblich und verlängert damit die verfügbare Ruhezeit, in der die Energiespeicher der Melder aufgeladen werden. Damit ist eine Erhöhung der Abtastrate und/oder eine erhöhte Energie­zufuhr möglich.

[0014] Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei wird zum besseren Verständnis zuerst das bekannte Pulsmeldesystem und danach an Ausführungs­beispielen die Erfindung beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gefahrenmelde­anlage,

Fig. 2 schematisch einen Melder in der Melderprimärleitung,

Fig. 3 Linienspannungsdiagramme für drei Melder.

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren an einem Spannungsdiagramm und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel an einem Spannungs­diagramm.

[0015] Bekanntermaßen sind an eine Zentrale Z beispielsweise hier nur an einer Meldeprimärleitung ML eine Vielzahl von Meldern M1 bis Mn angeschlossen. Auf der Meldeleitung ML fließt der Linien­strom IL und es liegt die Linienspannung UL an, die auf ver­schiedene Werte umschaltbar ist (Fig.1).

[0016] Der in Fig.2 gezeigte Melder M weist neben den in der einen Ader der Meldelinie ML eingeschalteten Durchschaltetransistor T die Verknüpfungslogik VL auf, die das Herzstück des Melders darstellt und von einem Mikrorechner gebildet ist. Die Ver­knüpfungslogik bedient das eigentliche Sensorteil. Die Verknüpfungslogik VL ist von der Spannungsmeßeinrichtung MU beaufschlagt, welche die Linienspannung UL überwacht und entsprechend der angelegten Linienspannung Schaltsignale an die Verknüpfungslogik VL gibt. Diese Verknüpfungslogik ver­anlaßt Signale an eine Steuereinrichtung ST und auch Signale zum Durchschalten DS des Durchschaltetransistors T, damit der nachfolgende Melder an die Linienspannung angeschlossen wird.

[0017] Es ist noch durch einen Kondensator C im Melder der Energie­speicher angedeutet, der im Ruhezustand beim Anliegen einer Ruhespannung UR aufgeladen wird und im abgetrennten Zustand den Melder bei Bedarf mit Energie versorgt.

[0018] In Fig.3 ist veranschaulicht, wie die einzelnen Melder der Reihe nach angeschaltet werden. Dabei ist die Linien­spannung UL über der Zeit t aufgetragen für die Melder M1 bis M3. Während der Ruhezeit tr liegt auf der Meldelinie ML die Ruhespannung UR an. Ein Abfragezyklus beginnt dann mit dem Abtrennen der Linie von der Linienspannung UL, d.h. es wird für die Startzeit ts die Startspannung US, die bevorzugt gleich Null ist, angelegt. Nach Ablauf der Startzeit ts beginnt die eigentliche Abfrage der gesamten Meldelinie für die Zeit t1a. Die Abfragespannung UA liegt hierfür bevorzugt unter dem Wert der Ruhespannung UR. Für den Melder M2 ist gezeigt, daß er erst nach dem Durchschalten DS des ersten Melders M1 die Abfragespannung UA erhält. Gleiches gilt für den Melder M3.

[0019] Die Datenübertragung zum Melder geschieht im allgemeinen durch Modulation der Linienspannung UL in der Zentrale, während eine Datenübertragung zur Zentrale durch die Modulation des Linien­stroms IL im Melder vorgenommen wird.

[0020] In Fig. 4 ist der Verlauf der Linienspannung UL über der Zeit t am Eingang der Melder M1,M2 und M3 dargestellt. Die Ruhe­spannung UR liegt für die Ruhezeit tr an. Für die Startzeit ts wird die Linienspannung UL auf die Startspannung US = 0 gesetzt. Danach wird mit dem Anlegen der Abfragespannung UA, die zugleich die Anschaltespannung UAN für den Mikrorechner ist, der erste Melder beaufschlagt, der nach der Anlaufzeit tan aktiviert ist und somit Empfangssignale E1 von der Zentrale für die Empfangszeit te empfangen und anschließend Antwortsignale A1 in der Zeit ta zur Zentrale melden kann. Danach schaltet der Melder M1 zum Melder M2 durch (DS). Der Melder M2 wird seiner­seits innerhalb der Anlaufzeit tan aktiviert und beginnt dann mit dem Datenverkehr zur Zentrale. Anschließend erfolgt die Durchschaltung zum dritten Melder. Ist die Meldeprimärleitung ML abgefragt, so wird an die Meldelinie die Ruhespannung UR gelegt. Mit dem jeweiligen Durchschalten DS zum nächsten Melder wird der Mikrorechner des betreffenden Melders wieder abgeschaltet, damit ist nur für eine optimal kurze Zeit ein Energiebedarf seitens des Mikrorechners erforderlich.

[0021] In Fig. 5 ist an einem Spannungsdiagramm für drei Melder eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar­gestellt. Dabei wird lediglich eine einzige Anlaufzeit für alle Melder einer Linie benötigt, wodurch in vorteilhafter Weise die Abfragezeit pro Melder reduziert wird. Dadurch kann die Zahl der anschließbaren Melder erhöht und/oder die Abfrage be­schleunigt werden. In jedem Fall wird auch hier der jeweilige Mikrorechner nur für kurze Zeit eingeschaltet. Mit dem Anliegen der Abfragespannung UA beginnt der Mikrorechner des ersten Melders anzulaufen. In dieser Zeit empfängt der Melder Empfangs­signale E0 von der Zentrale und könnte anschließend eine Ant­wort A0 an die Zentrale melden. Beides ist aber nicht möglich, weil der Mikrorechner noch beim Anlaufen und damit nicht funktionsfähig ist. Die Funktionsfähigkeit wird erst während der Antwortzeit ta0 erweckt, so daß der erste Melder das für ihn bestimmte Empfangssignal E1 erst nach dieser Anlaufzeit tan1 empfangen und bearbeiten kann. Mit dem Empfang der Signale E1 von der Zentrale schaltet der Melder M1 sogleich zum Melder M2 durch (DS). Während des Datenverkehrs des ersten Melders M1 in der Zeit te1 plus ta1 läuft die Anlaufzeit tan2 für den zweiten Melder M2, der dann zum dritten Melder M3 durchschal­tet (DS), sobald er von der Zentrale die Daten E2 empfängt.

[0022] Es wird pro Meldelinie nur eine erste Anlaufzeit tan0, be­stehend aus te0 und ta0, in der Daten auf die Meldelinie gegeben werden, die jedoch keine Wirkung haben, zur Aktivierung des ersten Melders gegeben, der jedoch danach sogleich mit dem Empfang der Signale von der Zentrale zum nächsten Melder durchschaltet. Die Empfangs- und Sendezeit für den Datenverkehr des ersten Melders bildet zugleich die Anlaufzeit für den Mikrorechner des zweiten Melders, usw. Jeder Melder schaltet dabei im Gegensatz zum bisherigen Verfahren in der Pulsmelde­technik sogleich mit dem Empfang der ersten Signale seitens der Zentrale zum nächsten Melder durch. Dieser Vorgang wiederholt sich gleichartig bei den weiteren Meldern der Linie, bis nach der Bearbeitung des letzten Melders die Linie wieder an Ruhe­spannung gelegt wird.

[0023] In Weiterführung der Erfindung können die Empfangssignale teilweise mit dem Spannungspegel, der der Ruhespannung ent­spricht, ausgeführt werden, wodurch die zur Energieversorgung benötigte Zeit in vorteilhafter Weise verkürzt und damit die Zahl der anschließbaren Melder erhöht und/oder die Abfrage beschleunigt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum energiesparenden Betrieb von Gefahrenmeldern in einer Gefahrenmeldeanlage, die nach dem Pulsmeldesystem auf dem Prinzip der Kettensynchronisation arbeitet, mit einer Zentrale (Z) mit mehreren zweiadrigen Meldeprimärleitungen (ML), an die kettenförmig eine Vielzahl von Melder (Mn) ange­schlossen sind, die regelmäßig von der Zentrale (Z) aus zyklisch angesteuert un.d auf ihren jeweiligen analogen Melder­meßwert abgefragt werden, wobei jeder Melder (Mn) eine Spannungs­meßeinrichtung (MU), die die angelegte Linienspannung (UL) überwacht, eine nachgeshaltete Verknüpfungslogik (VL) mit zugeordnetem Sensorteil (S), eine nachgeschaltete Steuerein­richtung (St), einen Energiespeicher (C) und einen Durchschalte­transistor (T) aufweist, wobei die Verknüpfungslogik (VL) im wesentlichen von einem Mikrorechner gebildet ist, der an- und abschaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro­rechner in Abhängigkeit von bestimmten Schaltkriterien (UAN, DS), die spezifisch für die Gefahrenmeldeanlage sind, in einen stromsparenden Ruhezustand geschaltet und wiedereingeschaltet wird, wobei eine erforderliche Anlaufzeit (tan) für den Mikro­rechner gewährleistet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der zyklischen Abfrage der Reihe nach jeder Melder (Mn) eine be­stimmte Spannung (Anschaltspannung UAN) erhält, die den Mikro­rechner einschaltet, aber erst nach einer vorgegebenen Anlaufzeit (tan) den betreffenden Melder aktiviert, daß nach Ablauf der Anlaufzeit (tan) der Datenverkehr mit der Zentrale (Z) erfolgt, wobei für den Empfang (E1,E2,...) jeweils eine bestimmte Empfangszeit (te) und für das Antworten (Melden) (A1,A2,...) jeweils eine bestimmte Antwortzeit (ta) vorgesehen ist, und daß anschließend mit dem Durchschalten (DS) zum nächsten Melder der Mikrorechner abgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der zyklischen Abfrage mit dem Anlegen der Abfragespannung (UA) der Mikrorechner des jeweiligen Melders eingeschaltet wird, daß eine erste Empfangs- und Antwortzeit (te0 und ta0) vorgesehen ist, die die Anlaufzeit (tan1) für den ersten Melder (M1) bildet, daß nach dieser Anlaufzeit (tan1) der erste Melder (M1) in der Empfangszeit (te1) Daten (E1) von der Zentrale (Z) empfängt und in der Antwortzeit (ta1) Daten (A1) an die Zentrale meldet, und mit dem Empfang der Empfangsdaten zum zweiten Melder (M2) durchschaltet (DS), wodurch der Mikrorechner des zweiten Melders eingeschaltet wird, daß die Empfangs- und Antwortzeit (te1 und ta1) des ersten Melders (M1) zugleich die Anlaufzeit (tan2) für den Mikrorechner des zweiten Melders (M2) ist, und daß dieser Vorgang sich bis zum letzten Melder einer Melderlinie (ML) wiederholt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschalt­spannung (UAN) gleich der Abfragespannung (UA) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs­signale (E0, E1,...) teilweise den Spannungspegel, der der Ruhespannung entspricht, aufweisen.

Zeichnung