[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Berücksichtigung klimatischer Umgebungseinflüsse
auf automatische Brandmelder einer Brandmeldeanlage, in der die analogen Meldermeßwerte
der Brandkenngrößen (z.B. Rauchdichte, Wärme) zur Bildung von Alarmbedingungen verarbeitet
und ausgewertet werden, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
[0002] Bei heutigen automatischen Brandmeldeanlagen wird das wünschenswerte frühzeitige
Erkennen von Schadensfeuern oft durch eine hohe Fehlalarmrate erkauft. Das heißt,
ein schnelles Erkennen ist vielfach ein unsicheres Erkennen.
[0003] Besonders störend wurde dieses Problem bei Brandmeldeanlagen, die mit vielen Schwellwertmeldern
ausgerüstet waren. Bei ihnen konnte der Schwellwertmelder aufgrund einer kurzfristigen
Störung oder einer Täuschungsgröße, die beispielsweise durch eine Rauchschwade hervorgerufen
wurde, vom Ruhezustand in den Alarmzustand kippen. Das führte über die angeschlossene
Brandmeldezentrale zur Auslösung eines falschen Alarms.
[0004] Die Nachteile dieser bekannten Anlage wurden dadurch überwunden, daß analog arbeitenden
Brandsensoren mit periodischer Übertragung ihres analogen Meßwertes an eine Mikroprozessor
gestützte Brandmeldezentrale eingesetzt wurden, die mit geeigneten, leistungsfähigen
Brandentdeckungsverfahren ausgestattet ist. Diese Maßnahmen haben zu einer spürbaren
Reduzierung der Fehlalarme geführt. Ein derartiges Brandmeldesystem ist beispielsweise
aus der DE-OS 25 33 382 bekannt.
[0005] Bei der bekannten Brandmeldeanlage werden analoge Meldermeßwerte, die der Brandkenngröße
entsprechen, zur Zentrale übertragen und dort verarbeitet und ausgewertet, wie dies
bei der bekannten Pulsmeldetechnik mit dem Prinzip der Kettensynchronisation erfolgt.
[0006] Ferner ist eine hohe Fehlalarmrate besonders dadurch bedingt, daß die Ansprechschwelle
der Brandmelder durch Langzeiteinflüsse, wie Bauteilealterung und Sensorverschmutzung
verändert wird. Daher wurden Langzeittriften der Melderempfindlichkeit durch Nachführen
des Melderruhewertes kompensiert, sodaß eine annähernd gleichbleibende Melderempfindlichkeit
gewährleistet ist. Eine derartige Ruhewertnachführung ist beispielsweise in der DE-OS
31 27 324 beschrieben. Bei der Nachführung des Melderruhewertes wird jedoch in nachteiliger
Weise weder Rücksicht auf den eingesetzten Meldertyp genommen, noch werden die auf
ihn einwirkenden Umgebungseinflüsse berücksichtigt.
[0007] Insbesondere wird die Empfindlichkeit heutiger automatischer Brandmelder durch klimatisch
bedingte Einflüsse, wie Änderung der Umgebungstemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit
und des absoluten Luftdrucks, die Umgebungskenngrößen darstellen, verändert. Das Problem
der klimatischen Beeinflussung der Melderempfindlichkeit wurde bisher nur unvollkommen
gelöst, wie beispielsweise durch Temperaturkompensationsmaßnahmen im Elektronikteil
der Melder, d.h. eine Temperaturtrift elektronischer Bauelemente wird ausgeglichen.
Einflüsse von Umgebungsgrößen, wie Luftfeuchtigkeit und Luftdruck, blieben bisher
unberücksichtigt, insbesondere wurden diese Umgebungskenngrößen bei der Bildung von
Alarmsignalen nicht berücksichtigt.
[0008] Ein verringerte Melderempfindlichkeit führt zum verzögerten Ansprechen bei Schadensfeuern
oder zum Versagen des Melders, z.B. bei Schwelbränden. Eine erhöhte Melderempfindlichkeit
führt zum vermehrten Ansprechen auf Störungen und Täuschungsgrößen und damit zu einer
erhöhten Fehlalarmierung.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Brandmeldeanlagen ein Verfahren und eine
Vorrichtung hierzu anzugeben, welches gestattet, Schadensfeuer frühzeitig und sicher
zu erkennen und dabei dennoch die Fehlalarmrate zu reduzieren.
[0010] Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß zusätzlich
zu den Brandkenngrößen fortlaufend Umgebungskenngrößen, wie Temperatur, Luftfeuchte,
Luftdruck gemessen und daraus jeweilige Kompensationswerte ermittelt werden, mit denen
die Meldermeßwerte kompensiert werden, und daß die kompensierten Meldermeßwerte zur
Bildung von Alarmkriterien weiter verarbeitet werden.
[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Meldermeßwerte, die zur Bildung
von Alarmkriterien herangezogen werden, von den störenden Umgebungseinflüssen bereinigt
sind.
[0012] Hierbei kann die Kompensation entweder im jeweiligen Brandmelder selbst durchgeführt
werden, oder aber die Kompensation wird in der Brandmeldezentrale durchgeführt. Hierzu
werden zusätzlich zu den analogen Meldermeßwerten die jeweiligen analogen Meßwerte
der Umgebungskenngrößen regelmäßig zur Zentrale übertragen. Die Kompensation der
Umgebungskenngrößen im Brandmelder dabei noch den Vorteil, daß eine in der Zentrale
durchgeführte Ruhewertsnachführung, wie eingangs erwähnt, nur die auf den Meldermeßwert
einwirkenden Langzeiteinflüsse, wie Alterung und Verschmutzung, berücksichtigen muß,
nicht aber die für die einzelnen Meldertypen und verschiedenen Einsatzorte unterschiedlich
wirksam werdenden Umgebungseinflüsse.
[0013] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man in vorteilhafter Weise die Umgebungstemperatur,
die relative Luftfeuchte und den absoluten Luftdruck im Bereich des Brandmelders messen
und daraus mit einem Mikrorechner mit Hilfe von Algorithmen oder Umrechnungstabellen
die jeweiligen Kompensationswerte berechnen. Dabei ist es zweckmäßig, die Umrechnungstabellen
für einen jeweiligen Brandmeldertyp, z.B. einen Ionisationsmelder oder einen optischen
Rauchmelder, in einer Klimakammer unter definierten Temperatur-, Feucht- und Luftdruckeinfluß
zu ermitteln und in dafür vorgesehene Festwertspeicher einzuschreiben.
[0014] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einer besonderen Ausgestaltung die
Umgebungskenngröße Temperatur mit einem Temperatursensor, die relative Luftfeuchte
mit einem Feuchtesensor und der absolute Luftdruck mit einem Luftdruckmesser erfaßt
werden, wobei die jeweiligen Einzelsignale mittels einer Oszillatorschaltung in ein
frequenzanaloges Signal umgewandelt werden. Aus jedem dieser Frequenzsignale wird
dann mit einem quarzgesteuerten Zeitbasiszähler und mittels der Umrechnungs- bzw.
Linearisierungstabellen der Wert der jeweiligen Umgebungskenngröße und damit der
Kompensationswert ermittelt.
[0015] In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Rauchmelder die
Brandkenngröße Rauchdichte mit den Umgebungskenngrößen Temperatur, Feuchte und Luftdruck
kompensiert werden. Bei einem Wärmemelder kann die Brandkenngröße Wärme mit der
Umgebungskenngröße Luftdruck und/der relative Luftfeuchte kompensiert werden, wobei
zweckmäßigerweise die Brandkenngröße Wärme aus der Temperaturmessung für die Umgebungstemperatur
abgeleitet wird.
[0016] In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der kompensierte
analoge Meßwert bzw. werden die analogen Meßwerte der Brandkenngröße und der Umgebungskenngrößen
nach dem Pulsmeldeverfahren mit dem Prinzip der Kettensynchronsation zur Zentale übertragen,
um dort entsprechend weiterverarbeitet zu werden.
[0017] Die Aufgabe der Erfindung wird bezüglich einer Vorrichtung dadurch gelöst, daß ein
Brandmelder mit seinem Sensor für die Brandkenngröße zusammen mit den Sensoren zur
Erfassung der Umgebungskenngrößen, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck, einen Multisensor
bildet, daß der Temperatursensor von einem temperaturabhängigen Widerstand mit einer
nachgeschalteten Oszillatorschaltung gebildet ist, daß der Feuchtesensor von einer
veränderbaren Kapazität mit nachgeordneter Oszillatorschaltung gebildet ist, daß
der Luftdrucksensor von einer Siliziumdruckmeßbrücke mit nachgeschaltetem Verstärker
und Spannungs-Frequenz-Wandler gebildet ist, daß den Umgebungskenngrößen-Sensoren
eine Meßdatenerfassungseinrichtung und eine Meßgrößen-Linearisierungseinrichtung mit
zugeordneten Festwertspeichern nachgeschaltet ist, daß der Multisensormelder eine
Kompensationsschaltung aufweist, der die Meßsignale der Brandkenngröße und die Kompensationswerte
für Temperatur, Feuchte und Luftdruck zugeführt werden, und daß der Kompensationsschaltung
eine Linienanschaltung nachgeschaltet ist, die über einen Ein/Ausgangs-Kreis mit der
Meldeleitung verbunden ist. Dabei können die Meßdatenerfassungseinrichtung, die Meßgrößenlinearisierungseinrichtung,
der Festwertspeicher, die Kompensationsschaltung und die Linienanschaltung von einem
Mikrocomputer gebildet sein.
[0018] Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung hierfür näher
beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine bekannte Pulsmeldelinie mit n-Meldern,
Fig. 2 eine Pulsmeldelinie für das erfindungsgemäße Verfahren mit Multisensormeldern,
Fig. 3 einen an das Pulsmeldesystem angepaßten Feuchtemelder und
Fig. 4 eine Meldelinie mit Multisensormeldern mit Kompensationseinrichtung
[0019] In Fig.1 ist im Prinzip eine Brandmeldeanlage, die nach dem Pulsmeldeprinzip arbeitet,
dargestellt. Sie weist eine Zentrale Z auf, an die über eine zweiadrige (a,b) Meldeprimärleitung
ML die einzelnen Melder M1 bis Mn kettenförmig angeschlossen sind. Die Melder auf
der Linie werden z.B. einmal pro Sekunde von der Zentrale aus auf ihren jeweiligen
Meldermeßwert abgefragt, indem die Zentrale die Linienspannung kurz auf Null absenkt
und dann auf eine Abfragespannung erhöht. Die Brandmelder antworten der Reihe nach
mit einem Stromimpuls und schalten gleichzeitig die b-Ader zum nächsten Melder durch.
Aufgrund des angewandten Kettensynchronisationsprinzips sind die Melder der Linie
von der Zentrale aus einzeln adressierbar. Nach jedem vollständigen Umlauf, d.h. in
diesem Beispiel jede Sekunde, vergleicht die Zentrale die Anzahl der eingelaufenen
Stromimpulse mit einer in einem Festwertspeicher hinterlegten Sollzahl, die der Anzahl
der auf der Melderlinie angeschlossenen Melder entspricht. Bei Ungleichheit kann
eine Linienstörung signalisiert werden.
[0020] Die zu übertragenden analogen Meßgrößen beeinflussen mit Hilfe eines Zeitglieds die
Antwortzeit des Melders, d.h. die Dauer des Stromimpulses. Die analoge Meßgröße wird
der Zentrale, die die Meßwerte erfaßt, als pulsmoduliertes Signal zugeführt. Die Antwortzeiten
liegen für einen Melder im Bereich von einigen Millisekunden. Die jeweiligen analogen
Meßgrößen, die der Impulsdauer entsprechen, werden in der Zentrale beispielsweise
mit einem Zähler mit quarzstabiler Zeitbasis gemessen und in digitale Meßwerte für
die Weiterverarbeitung umgewandelt. Somit stehen am Ende jedes Sende- bzw. Abfragezyklus
in der Zentrale die digitalen Meßwerte aller angeschlossenen Melder einer Linie zur
Verfügung. Sie werden anschließend als serielles Datentelegramm in eine Weiterverarbeitungseinheit
gegeben.
[0021] Gemäß Fig. 2 ist für das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl von Multisensormeldern
MSM an einer Meldelinie M angeschlossen, beispielsweise MSM1 bis MSM8. Dieser Multisensormelder
ist so modifiziert, daß er wie ein normaler Brand melder nach dem Prinzip der Pulsmeldetechnik
auf die jeweiligen Meßwerte abgefragt werden kann. Beispielsweise wird mit einem Multisensormelder
MSM zuerst die Rauchdichte R, dann die Temperatur T, anschließend die Luftfeuchte
F und der Luftdruck L gemessen. Prinzipiell sieht das so aus, daß in einem Multisensormelder
MSM1 quasi ein Rauchmelder RM, ein Temperaturmelder TM, ein Feuchtemelder FM und ein
Luftdruckmelder LM kettenförmig angeschlossen sind und bei Abfrage der Reihe nach
ihren jeweiligen analogen Meldermeßwert abgeben.
[0022] In Fig. 3 ist beispielhaft ein Feuchtemelder FM dargestellt, der einen Feuchtesensor
FS mit nachgeschalteter Oszillatorschaltung OSZ aufweist. Das dadurch gewonnene frequenzanaloge
Signal wird mit einer Meßwerterfassungseinrichtung ERF gemessen. Z.B. wird dieses
Frequenzsignal auf den Eingang eines Zählers geschaltet. Dieser ermittelt während
einer quarzstabilen Torzeit die Anzahl der positiven Flanken von der Frequenz, die
der relativen Luftfeuchtigkeit entspricht. Der Zählerstand wird zwischengespeichert.
In einer Meßgrößen-Linearisierungseinrichtung LIN werden die Meßgrößen linearisiert.
Dabei dienen die ermittelten Zählerstände als Adresse für Linearisierungstabellen,
die während der Kalibrierung individuell für jeden Melder für Umgebungskenngrößen
in einem Festwertspeicher ROM hinterlegt worden sind. Für den Feuchtemelder gibt
es eine Linearisierungstabelle für den Feuchtesensor, die das nichtlineare Verhalten
zwischen der relativen Luftfeuchtigkeit und der Frequenz beschreibt. Da die Melder
für die Umgebungskenngrößen individuell kalibriert werden, ist in den Linearisierungstabellen
zusätzlich zu den Kennliniendaten des spezifischen Sensors auch eine Information über
die Toleranz der frequenzbestimmenden Bauteile enthalten. Durch diese Maßnahme wird
erreicht, daß der Feuchtigkeitsmelder sekundlich die gemessene relative Luftfeuchte
linear als pulsphasenmodulierten Stromimpuls über die Linienanschaltung LA und die
Meldelinie ML an die Zentrale Z abgibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß in einem
Multisensormelder MSM1, wie er schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, zuerst der Meßwert
für die Rauchdichte MWR, dann der Meßwert für die Temperatur MWT, anschließend der
Meßwert für die relative Luftfeuchte MWF und anschließend der Meßwert für den (absoluten)
Luftdruck MWL zur Zentrale Z übertragen wird.
[0023] In Fig.4 ist am Beispiel eines Multisensormelders MSM1 dargestellt, daß die Kompensation
im Melder selbst erfolgt. Es ist dort schematisch gezeigt, daß an der Zentrale Z über
die zweiadrige (a,b) Meldeprimärleitung ML eine Reihe von Multisensormeldern MSMl
bis MSMn angeschlossen sind. Dabei ist der erste Multisensormelder MSMl als Blockschaltbild
näher gezeigt. Die Brandkenngröße Rauchdichte RD wird mit dem Rauchsensor RS erfaßt.
Die Umgebungskenngrößen werden mit dem Temperatursensor TS, dem Feuchtesensor FS
und dem Luftdrucksensor LS erfaßt. Dabei wird mit Hilfe von Oszillatorschaltungen
für die jeweilige Umgebungskenngröße ein jeweiliges frequenzanaloges Signal erzeugt,
das mit der Erfassungseinrichtung ERF mit einem quarzgesteuerten Zeitbasiszähler gemessen
wird. Über eine nachgeschaltete Linearisierungstabelle LIN, der ein Festwertspeicher
ROM zugeordnet ist, werden die jeweiligen linearisierten Meßwerte für die Umgebungstemperatur
T, die relative Luftfeuchtigkeit F und den absoluten Luftdruck L ermittelt und als
jeweiliger Kompensationswert der Kompensationseinrichtung KOM zugeführt, in der der
analoge Meßwert für die Rauchdichte MWD kompensiert wird. Der kompensierte Meßwert
für die Rauchdichte KMWR, d.h. der von den Umwelteinflüssen bereinigte Meßwert, wird
bei der Abfrage über die Linienanschaltung LA zur Zentrale Z übertragen. Wie schon
erwähnt, ist es zweckmäßig, die einzelnen Baugruppen ERF, LIN, ROM, KOM und LA durch
einen Mikrorechner µR zu realisieren. In der Zentrale Z werden die am Meldeort detektierten
und unverfälschten Meßwerte für die Rauchdichte KMWR in bekannter Weise zur Alarmbildung
weiterverarbeitet. Mit der Erfindung sind daher Störeinflüsse, die von Umweltbedingungen
herrühren, weitgehendst ausgeschlossen, so daß Fehlalarme, die aufgrund von Umweltbedingungen
entstehen, weitgehendst vermieden werden.
1. Verfahren zur Berücksichtigung klimatischer Umgebungseinflüsse auf automatische
Brandmelder (M1, M2,...) einer Brandmeldeanlage, in der die analogen Meldermeßwerte
der Brandkenngrößen (BKG) z.B. Rauchdichte (RD), Hitze bzw. Wärme (Temperatur T),
Flamme, zur Bildung von Alarmbedingungen verarbeitet und ausgewertet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Brandkenngrößen (BKG) fortlaufend Umgebungskenngrößen (UKG),
wie Temperatur (T), Luftfeuchte (F), Luftdruck (L), gemessen und daraus die jeweiligen
Kompensationswerte ermittelt werden, mit denen die Meldermeßwerte (BKG) kompensiert
werden, und daß die kompensierten Meldermeßwerte zur Bildung von Alarmkriterien weiterverarbeitet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation im jeweiligen Brandmelder selbst erfolgt oder in der Zentrale
der Brandmeldeanlage durchgeführt wird, wobei zusätzlich zu den analogen Meldermeßwert
die analogen Meßwerte der Umgebungskenngrößen regelmäßig zur Zentrale übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungstemperatur (T), die relative Luftfeuchte (F) und der absolute
Luftdruck (L) im Bereich des Brandmelders gemessen werden, und daß daraus mit einem
Mikrorechner mit Hilfe von Algorithmen oder Umrechnungstabellen die jeweiligen Kompensationswerte
berechnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umrechnungstabellen für einen jeweiligen Brandmeldertyp (z.B. Ionisations
melder oder optischer Rauchmelder) in einer Klimakammer unter definierten Temperatur-,
Feuchte- und Luftdruckeinfluß ermittelt und in dafür vorgesehenen Festwertspeichern
(ROM) eingeschrieben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungskenngröße Temperatur (T) mit einem Temperatursensor (TS), die
Umgebungskenngröße relative Luftfeuchte (F) mit einem Feuchtesensor (FS) und die
Umgebungskenngröße absoluter Luftdruck (L) mit einem Luftdrucksensor (LS) erfaßt werden,
daß das jeweilige Sensorsignal mittels einer Oszillatorschaltung (OSZ) in ein frequenzanaloges
Signal umgewandelt wird, und daß aus jedem dieser Frequenzsignale mit einem quarzgesteuerten
Zeitbasiszähler (ERF) und mittels der Linearisierungstabellen (LIN) der Wert der
jeweiligen Umgebungskenngröße und damit der Kompensationswert ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rauchmelder die Brandkenngröße Rauchdichte (MWR) mit den Umgebungskenngrößen
Temperatur (T), relative Luftfeuchte (F), und absoluter Luftdruck (L) kompensiert
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wärmemelder die Brandkenngröße Wärme (T) mit der Umgebungskenngröße
absoluter Luftdruck (L) und/oder relative Luftfeuchte (F) kompensiert wird, wobei
die Brandkenngröße Wärme aus der Temperaturmessung (T) des Temperatursensors (TS)
abgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die kompen sierten analogen Meßwerte bzw. die analogen Meßwerte der Brand-
und der Umgebungskenngrößen nach dem Pulsmeldeverfahren mit dem Prinzip der Kettensynchronisation
zur Zentrale übertragen werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brandmelder mit seinem Sensor für die Brandkenngröße zusammen mit den Sensoren
zur Erfassung der Umgebungskenngrößen temperatur (T), Luftfeuchte (F) und Luftdruck
(L) einen Multisensormelder (MSM) bildet, daß der Temperatursensor (TS) von einem
temperaturabhängigen Widerstand mit einer nachgeordneten Oszillatorschaltung (OSZ)
gebildet ist, daß der Feuchtesensor (FS) von einer veränderbaren Kapazität mit einer
nachgeordneten Oszillatorschaltung (OSZ) gebildet ist, daß der Luftdrucksensor (LS)
von einer Siliziumdruckmeßbrücke mit nachgeschaltetem Verstärker und Spannungsfrequenzwandler
(VCO) gebildet ist, daß den Umgebungskenngrößen-Sensoren (TS, FS, LS) eine Meßwert-Erfassungseinrichtung
(ERF) und eine Meßgrößen-Linearisierungseinrichtung (LIN) mit zumindest einem zugeordneten
Festwertspeicher (ROM) nachgeschaltet ist, daß der Multisensormelder (MSMl) eine Kompensationsschaltung
(KOM) aufweist, der die Meßsignale der Brandkenngröße (MWR) und die linearisierten
Umgebungskenngrößen (T,F,L) zugeführt werden, daß der Kompensationsschaltung (KOM)
eine Linienanschaltung (LA) nachgeschaltet ist, die über einen Eingangs-Ausgangs-Kreis
mit der Meldeprimärleitung (ML) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Baugruppen (ERF, LIN, ROM, KOM und LA) von einem Mikrorechner
(µR) gebildet sind.