AT400776B - Verfahren zum sammeln von einen brand betreffenden daten und brandmelder zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Description

AT 400 776 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sammeln von einen Brand betreffenden Daten, bei dem die von einem Brand hervorgerufenen Änderungen einer physikalischen Größe in Form analoger Signale erfaßt, die analogen Signale abgetastet und in digitale Daten umgesetzt und aus den aufeinanderfolgenden digitalen Datenwerten gleitende Durchschnittswerte berechnet werden.

Weiters betrifft die Erfindung einen Brandmelder zur Durchführung dieses Verfahrens, mit wenigstens einer Detektorstufe zur Erfassung der von einem Brand hervorgerufenen Änderungen einer physikalischen Größe in Form von analogen Signalen und mit einem Tiefpaß, der einen Abtastkreis, einen Analog-Digital-Umsetzer und eine Rechenstufe zur Berechnung gleitender Durchschnittswerte aufweist.

In jüngerer Zeit ist nach langen Studien ein sogenannter analoger Brandmelder entwickelt worden, bei dem analoge Detektoren mit einer mit jeweils einer zur Erfassung der von einem Brand hervorgerufenen Änderungen einer physikalischen Größen, wie Rauchdichte, Temperatur od.dgl., ausgebildeten Detektorstufe vorgesehen sind und die erfaßten Analogdaten einer zentralen Meldestelle zuleiten, die zur Brandklassifikation an Mand dieser Analogdaten ausgebildet sind.

Bei solch einem analogen Brandmelder sind mehrere analoge Detektoren zur Erfassung der Änderungen der physikalischen Größe an eine zur Meldestelle führende Signalleitung angeschlossen, wobei die Detektoren aufeinanderfolgend von einer Anfragestufe mit vorbestimmter Anfrageperiode abgetastet werden, sodaß die Meldestelle die Analogdaten der betreffenden Detektoren sammeln kann. Dies bedeutet, daß mehrere Detektoren aufeinanderfolgend in zeitlichen Intervallen die jeweiligen Analogdaten an eine einzige zentrale Meldestelle abgeben.

Der Meldestelle werden also die Analogdaten zeitlich ineinandergeschachtelt von den Detektoren zugeleitet. Um nun möglichst viele der getrennt voneinander abgerufenen Analogdaten in der Zeiteinheit zu sammeln, muß die Abtastperiode für jeden Detektor so kurz wie möglich sein. Die auf diese Weise erfaßten Analogdaten werden weiters einer laufenden und/oder einfachen Durchschnittswertbildung unterworfen, sodaß eine Brandklassifikation an Hand der derart verarbeiteten Daten erfolgen kann.

Allerdings hat ein Brandmelder mit möglichst kurzer Abtastperiode einige Nachteile, obwohl viele Analogdaten innerhalb der Zeiteinheit von den einzelnen Detektoren erfaßbar sind.

Genauer gesagt, empfängt die Meldestelle als Daten auch Rauschkomponenten, die zur Zeit der Erfassung durch die Detektoren sowie zur Zeit der Erfassung folgenden Übertragung zusammen mit den den Änderungen der physikalischen Größe, wie der Rauchdichte, der Temperatur od.dgl., entsprechenden Nutzsignalkomponenten übertragen werden. Die Meldestelle verarbeitet daher aus Rausch- und Nutzsignalkomponenten bestehende Daten, wodurch die zur Brandklassifikation benötigte Zeit erheblich lang ist und anderseits die Möglichkeit einer Fehlklassifikation besteht, wenn nämlich die Rauschkomponenten als kennzeichnende Signale gewertet werden.

Ferner ist aus der US-PS 4 459 583 ein Brandmelder bekannt, bei dem von einer Detektorstufe abgegebene Analogsignale mit einem Bezugssignal verglichen werden.

Die DE-OS 3 405 857 bezieht sich auf einen Brandmelder, der erfaßte Analogdaten der laufenden Durchschnittswertberechnung unterwirft. Die DE-OS 3 418 622 betrifft die Übertragung analoger Daten bei einem Brandmelder.

Weiters zeigt die EP-A2 67 399 ein Verfahren zur Brandklassifikation mit Hilfe einer Berechnung auf der Basis der Änderungen erfaßter Daten.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Sammeln von Datenwerten, bei dem mit den analogen Signalen gemischte Rauschkomponenten wirksam unterdrückt werden und das eine genaue Klassifikation eines Brandes an Hand der Nutzsignalkomponenten ermöglicht, und weiters die Schaffung eines Brandmelders zur Durchführung dieses Verfahrens.

Dieses Ziel wird einerseits mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß im wesentlichen diejenigen Frequenzkomponenten ausgefi :ert werden, die über dem Nutzanteil der analogen Signale liegen, wobei die Grenzfrequenz der Filterung durch die Abtastperiode und die Anzahl der digitalen Datenwerte zur Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte bestimmt wird.

Anderseits wird das Ziel mit einem Brandmelder der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß an den Abtastkreis sowie die Rechenstufe eine Steuerstufe angeschlossen ist, mit der die Abfrage durch den Abtastkreis während einer vorbestimmten Periode und die Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte mittels der vorbestimmten Anzahl der digitalen Datenwerte in der Rechenstufe gesteuert ist, wobei durch die Steuerstufe die Grenzfrequenz des Tiefpasses festgelegt wird, die im wesentlichen mit der höchsten Frequenz des Nutzanteiles der analogen Signal übereinstimmt, indem die Abtastperiode und die Anzahl der digitalen Datenwerte zur Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte eingestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Steigerung der Zuverlässigkeit einer Brandbeurteilung bzw. -Voraussage, weil Daten mit einem Schwellenwert erst verglichen werden, nachdem sie gefiltert worden sind. Das Verfahren bietet also Vorteile gegenüber solchen, bei denen die Ausgangssignale eines 2

AT 400 776 B

Temperatur- und Rauchdichtedetektors unmittelbar mit einem Schwellenwert verglichen werden.

Der Grund hiefür liegt darin, daß 1.) die Ausgangssignale der Detektoren als Augenblickswerte mit konstanter Abtastperiode abgefragt werden und daß 2.) Temperatur und Rauchdichte dauernd schwanken, weil ein Brand kein stationärer Zustand ist.

Demzufolge lassen sich aus den Ausgangssignalen der Detektoren keine Durchschnittswerte gewinnen, aus denen in der erforderlichen Zeit auf ein Ansteigen der Temperatur bzw. Rauchdichte geschlossen werden könnte. Da also die Signale andauernd zu- und abnehmen, würden die der Brandbeurteilung dienenden Daten bei einem direkten Vergleich mit einem Schwellenwert zwischen Null und Eins bzw. Ein und Aus schwanken.

Daher wird der Schwellenwert mit Datenwerten verglichen, die durch Filterung erhalten werden, wodurch augenblickliche Schwankungen eliminiert und die der Beurteilung dienenden Datenwerte stabilisiert werden.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Falle der Erfassung der Temperatur als physikalischer Größe die höchste Frequenz mit 60 mHz gewählt werden. Auf diese Weise können Schwankungen der Ausgangswerte des Temperaturdetektors eliminiert werden.

Ferner ist es günstig, wenn im Falle der Erfassung der Rauchdichte als physikalischer Größe die höchste Frequenz mit 20 mHz gewählt wird, weil hiedurch Schwankungen der Ausgangswerte des Rauchdichtedetektors eliminiert werden können.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brandmelders kann im Falle eines Temperaturdetektors als Detektorstufe die höchste Frequenz auf 60 mHz eingestellt werden.

Weiters kann im Falle eines Rauchdetektors als Detektorstufe die höchste Frequenz auf 20 mHz eingestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist; es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gesamtaufbaus der Erfindung, Fig. 2 die Signalverläufe bei der Abfrage durch die zentrale Meldestelle, Fig. 3 die Signalverläufe der Abfrageimpulse in größerem Maßstab und die erfaßten Datenwerte in ihrer zeitlichen Beziehung hiezu, Fig. 4 Diagramme zur Darstellung der Beziehung zwischen der Anzahl Ns der Datenwerte für die Durchschnittswertberechnung und der Abtastperiode Ts bei einer Grenzfrequenz für die Rauchdichtesignale von 10,2 mHz bzw. der Anzahl Nh der Datenwerte und der Abtastperiode Th bei einer Grenzfrequenz für die Temperatursignale von 50 mHz, Fig. 5 ein Diagramm des Übertragungskoeffizienten in Bezug auf die Frequenzkomponenten der Rauchdichtesignale, Fig. 6 ein ähnliches Diagramm des Übertragungskoeffizienten in Bezug auf die Fequenzkomponenten der Temperatursignale und Fig. 7 ein Diagramm der Verteilung der Zeitintervalle, in denen die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten mit den zeitlich schwankenden Frequenzkomponenten der Rauchdichte- und Temperatursignale während des Anfangsstadiums eines Brandes verschachtelt sind.

Vorerst werden an Hand der Fig. 7 Untersuchungsergebnisse beschrieben, auf denen die Erfindung beruht.

Fig. 7 bezieht sich auf Rauchdichte- und Temperatursignale im Anfangsstadium eines Brandes und zeigt die Anzahl des Auftretens der höchsten Frequenz der Nutzsignalkomponenten der betreffenden Signale, wobei diese Anzahl auf der Ordinate und die Frequenz in mHz auf der Abszisse aufgetragen sind. Der Rauch ist mit weißen Balken und die Temperatur ist mit schraffierten Balken in Intervallen von 5 mHz dargestellt.

Bei verschiedenen Brandversuchen sind die Analogsignale des Rauches und der Temperatur im Anfangsstadium des Brandes untersucht worden. Die Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, daß im Falle des Rauches die höchste Frequenz der Rauschkomponenten enthaltenden Frequenzkomponenten 35 mHz beträgt und die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten, aus denen die Rauschkomponenten ausgefiltert worden sind, bei 10 mHz liegt. Im Falle der Temperatur ist die höchste Frequenz der Rauschkomponenten enthaltenden Nutzsignalkomponenten 180 mHz und die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten, aus denen die Rauschkomponenten ausgefiltert worden sind, 40 mHz. Allerdings hat die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten je nach Größe des Raumes, in dem die Untersuchungen durchgeführt worden sind, geschwankt und kann unter anderen Umständen auch höher sein als in Fig. 7 gezeigt. Daher wird angenommen, daß die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten im Falle des Rauches bei 20 mHz und im Falle der Temperatur bei 60 mHz liegt.

Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Grenzfrequenz eines Filters, u.zw. eines Tiefpasses, durch die Abtastperiode und die Anzahl der der Durchschnittswertbildung zu unterwerfenden Abtastwerte derart bestimmt, daß sie mit der höchsten Frequenz des Nutzanteiles der Frequenzkomponenten der von einer Detektorstufe abgegebenen Analogsignale zusammenfällt.

In Fig. 1 ist der Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. 3

AT 400 776 B

Von einer zentralen Meldestelle 1 führt eine Speise- und Signalleitung L zu mehreren Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n mit je einer Detektorstufe zur analogen Erfassung der von einem Brand hervorgerufenen Änderungen der Rauchdichte und weiters zu mehreren Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n mit je einer Detektorstufe zur analogen Erfassung der Temperaturänderungen zufolge eines Brandes.

Den Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n und den Temperaturdetektoren 3a, 3b..... 3n werden vorweg numerische Adressen zugeordnet; sie geben in Abhängigkeit von zeitlich aufeinanderfolgenden Abfragen von der Meldestelle 1 aufeinanderfolgend Analogsignale an die Meldestelle 1 ab. Zu diesem Zweck weist jeder Rauchdetektor 2a, 2b, ... 2n einen Zweipegel-Komparator zur Erfassung von Impulsen einer Spannung V2 und einen Impulszähler zum Zählen der vom Zweipegel-Komparator abgegebenen Ausgangsimpulse auf. Jeder Rauchdetektor 2a, 2b,... 2n zählt die Abfrageimpulse der Meldestelle und gibt, sobald die Anzahl der gezählten Impulse mit der Zahl seiner Adresse übereinstimmt, die Signale in Form eines Stromes in den Intervallen zwischen den Abfrageimpulsen an die Meldestelle 1 ab. In gleicher weise weist jeder Temperaturdetektor 3a, 3b, ... 3n einen Zweipegel-Komparator zur Erfassung von Impulsen einer Spannung V3 und einen Impulszähler zum Zählen der vom Zweipegel-Komparator abgegebenen Ausgangsimpulse auf, um die Abfrageimpulse der Spannung Vs der Meldestelle 1 zu zählen. Stimmt die Anzahl der gezählten Impulse mit der Zahl seiner Adresse überein, so gibt der Temperaturdetektor seine Signale in Form eines Stromes während der Intervalle zwischen den Abfrageimpulsen an die Meldestelle 1 ab. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß das Ansprechen jedes Rauchdetektors 2a, 2b, ... 2n höher eingestellt ist als die Grenzfrequenz foh der Temperatursignale, wie nachfolgend noch erläutert ist.

Im folgenden wird der Aufbau der zentralen Meldestelle 1 beschrieben.

Die Meldestelle 1 besitzt einen digitalen Tiefpaß 4, eine Steuerstufe 11 zu dessen Steuerung, eine Brandklassifikationsstufe 9 zur Klassifikation eines Brandes auf der Basis der vom Tiefpaß 4 verarbeiteten Daten und eine Alarmstufe 10 zur Abgabe eines Brandalarmes in Abhängigkeit von einem Befehl der Brandklassifikationsstufe 9. Der Tiefpaß 4 weist einen Abtastkreis 5, einen Analog-digital-Umsetzer 6, eine Speicherstufe 7 und eine Rechenstufe 8 auf.

Der Abtastkreis 5 überträgt mit einer Periode von Ts s in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 Abfrageimpulse der Spannung V2 an die Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n und ferner mit einer Periode von Th s in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 Abfrageimpulse der Spannung V3 an die Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n, wodurch die Rauch- und Temperatursignale mit einer Periode von Ts s bzw. Th s abgetastet werden.

Der Analog-Digital-Umsetzer 6 setzt die Abtastwerte des Abtastkreises 5 in Digitalwerte um, die die Speicherstufe 7 in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 nacheinander an den adressen der betreffenden Detektoren 2a, 2b, ... 2n bzw. 3a, 3b, ... 3n speichert. Diese Datenwerte werden der Rechenstufe 8 zugeführt, die in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 gleitende Durchschnittswerte der Ng zeitlich aufeinanderfolgenden Rauchdichtedaten sowie gleitende Durchschnittswerte der Nh zeitlich aufeinderfolgenden Temperaturdaten berechnet.

Unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden nun die Zeitabläufe der Datenübertragung von den Rauchdichte- und Temperaturdetektoren 2a, 2b, ... 2n bzw. 3a, 3b, ... 3n bei der Abfrage durch den Abtastkreis 5 beschrieben.

Gemäß Fig. 2 überträgt der Abtastkreis 5 in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 an die Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n Abfrageimpulse 1S, 2S, ... 3S mit einer Periode von Ts s (z.B. 14 s) und mit einer Spannung, bei der die Spannung V2 (z.B. 35 V) einer Spannung von V1 (z.B. 28 V) überlagert ist. Im Abtastkreis 5 werden die Analogsignale jedes Rauchdetektors 2a, 2b, ... 2n aufeinanderfolgend abgetastet, und es werden ihm in jeder Periode von Ts s die Abtastwerte als Rauchdichtesignale 1S, 2S, 3S,... zugeführt. In gleicher Weise überträgt der Abtastkreis 5 mit einer Periode von Th s (z.B. 4 s) die Abfrageimpulse 1H, 2H, 3H,... mit einer Spannung, bei der die Spannung V3 (z.B. 40 V) der Spannung V1 überlagert ist, an die Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n. Der Abtastkreis 5 tastet danach die Temperaturwerte jedes Temperaturdetektors 3a, 3b, ... 3n aufeinanderfolgend ab, und es werden ihm in jeder Periode von Th s die Abtastwerte 1H, 2H, 3H,... zugeleitet. Die Basisspannung Vi (z.B. 28 V) der Abfrageimpulse wird den betreffenden Detektoren 2a, 2b, ... 2n bzw. 3a, 3b, ... 3n als Speisespannung zugeführt.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab den Abfrageimpuls iS für einen Rauchdetektor sowie den Abfrageimpuls 1H für einen Temperaturdetektor. Fig. 3 zeigt weiters die Zeitverläufe der Rauchdichtesignale 1S und der Temperatursignale 1H als Antwort auf die Abfrageimpulse 1S bzw. 1H. Die Abfrageimpulse 1S für die Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n, deren Anzahl gleich der Anzahl der vorgesehenen Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n (z.B. 100) ist, werden während jeder Periode T3 (z.B. 10 ms) übertragen, d.h. die Abfrageimpulse werden während einer Abfragezeit T1 für die Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n übertragen, wobei T1 = T3 x100 4 AT 400 776 B = 10 ms x 100 = 1000 ms = 1 s (1) 5 Die Rauchdichtesignale werden innerhalb der Intervalle zwischen den Abfrageimpulsen der Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n empfangen. In gleicher Weise werden die Abfrageimpulse 1H für die Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n, deren Anzahl gleich der Anzahl der vorgesehenen Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n ist (z.B. 100), während jeder Periode T4 (z.B. 10 ms) übertragen, d.h. die Abfrageimpulse werden während einer Abfragezeit T2 für die Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n übertragen, die gegeben ist durch io T2 = T4 x 100 = 10 ms x 100 = 1000 ms = 1 s (2) 15

Die Temperatursignale werden innerhalb der Intervalle zwischen den Abfrageimpulsen der Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n empfangen.

Die Funktion des digitalen Tiefpasses 4, d.h. der Zusammenhang zwischen den Abtastperioden Ts und Th des Abtastkreises 5 und den Anzahlen Ns und Nh der Datenwerte wird nachstehend erläutert. Die Ns 20 Datenwerte bilden eine Datenfolge, die die in der Speicherstufe 7 gespeicherten Rauchdichtedaten betrifft und für die gleitende Durchschnittswertberechnung durch die Rechenstufe 8 bestimmt ist, während die Nh Datenwerte eine Datenfolge bilden, die die in der Speicherstufe 7 gespeicherten Temperaturdaten betrifft.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm eine Kurve A, die den Zusammenhang zwischen der Abtastperiode Ts und der Zahl Ns für die gleitende Durchschnittswertberechnung darstellt. In diesem Diagramm ist der Wert 25 von 1 /(Ts x Ns) auf einen Betrag eingestellt (z.B. auf 0,0102 Hz), der geringer ist als die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten der Raucherfassung, d.h. eine Grenzfrequenz von 10,2 mHz. Die Kurve B zeigt die Abtastperiode Th in Abhängigkeit von der Zahl Nh für die gleitende Durchschnittswertberechnung. Dabei ist der Wert 1/(Th x Nh) auf einen Betrag eingestellt (z.B. auf 0,05 Hz, d.h. eine Grenzfrequenz von 50 mHz), der geringer ist als die höchste Frequenz der Nutzsignalkomponenten der Temperaturerfassung. 30 Wie durch die Kurve A für die Rauchdichtesignale ersichtlich, ergibt sich bei einer Einstellung des Wertes 1/(TS x Ns) auf 0, 0102, Hz folgende Beziehung zwischen der Abtastperiode Ts und der Zahl Ns. Wenn die Zahl Ns mit 7 gewählt wird, do beträgt die Abtastperiode Ts 14 s, und wenn die Zahl Ns mit 5 gewählt wird, so ergibt sich eine Abtastperiode von 19,6 s. Der Wert 1/(Ts x Ns) ist nicht auf 10,2 mHz beschränkt, jedoch wird die Abtastperiode Ts bezüglich der Zahl Ns derart gewählt, daß der Wert 1/(TS x 35 Ns) kleiner als 20 mHz ist, was einem Brand entspricht.

In gleicher Weise geht aus der Kurve B die folgende Beziehung zwischen der Abtastperiode Th und der Zahl Nh hervor, wenn der Wert 1/(Th x Nh) für die Temperatursignale auf 50 mHz eingestellt ist. Ist die Zahl Nh gleich 5, so ergibt sich eine Abtastperiode von 4 s, und wenn die Zahl Nh mit 3 gewählt wird, so ergibt sich eine Abtastperiode von 6,7 s. Der Wert 1/(Th x Nh) ist nicht auf 50 mHz beschränkt, jedoch wird eine 40 Abtastperiode Th in Bezug auf die Zahl Nh derart gewählt, daß der Wert 1/(Th x Nh) unter 60 mHz liegt.

Im folgenden wird die Betriebsweise beschrieben, wenn der Wert für die Rauchdichte 1/(TS x Ns) auf 10,2 mHz und der Temperaturwert 1/(T„ x Nh) auf 50 mHz eingestellt ist.

Wenn dann die Zahl Ns für die Rauchdichtesignale der Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n nach Fig. 4 mit 7 gewählt wird, so wird die Abtastperiode Ts = 14 s. Ist weiters die Zahl Nh für die Temperatursignale der 45 Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n nach Fig. 4 mit 5 gewählt, so ergibt sich für die Abtastperiode Th eine Zeit von 4 s. Dies bedeutet, daß der Abtastkreis 5 in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 die Rauchdichtesignale der Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n und der Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n mit der jeweils eingestellten Abtastperiode Ts bzw. Th abtastet und die abgetasteten Signale an den Analog-Digital-Umsetzer 6 abgibt. so Die Speicherstufe 7 speichert die vom Analog-Digital-Umsetzer 6 abgegebenen digitalen Datenwerte an den den betreffenden Detektoren 2a ... 3n zugeordneten Adressen. Der Rechenstufe 8 werden diese Datenwerte von der Speicherstufe 7 zugeführt und sie führt ihren Rechenvorgang in Abhängigkeit von Befehlen der Steuerstufe 11 durch. Dabei berechnet die Rechenstufe 8 nacheinander gleitende Durchschnittswerte bei jeder Abgabe von sieben kontinuierlich auftretenden Rauchdichtedaten am die betreffen-55 den Adressen und weiters nacheinander gleitende Durchschnittswerte bei jeder Abgabe von fünf auftretenden Temperaturdaten an die jeweiligen Adressen. Die berechneten Durchschnittswerte werden der Brandklassifikationsstufe 9 zugeführt, die an Hand der Durchschnittswerte bestimmt, ob ein Brand ausgebrochen ist, und gegebenenfalls die Alarmstufe 10 ansteuert. 5

AT 400 776 B

Nun wird die Funktion des Tiefpasses 4 erläutert, wobei zunächst die Verarbeitung der von den Rauchdetektoren 2a, 2b,... 2n abgegebenen Signale beschrieben wird.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm des Übertragungskoeffizienten des Tiefpasses 4, wenn die Zahl Ns in Bezug auf den Kehrwert der Abtastperiode Ts, d.h. auf die Abtastfrequenz fs mit 7 gewählt wird.

Gemäß Fig. 5 beträgt die Nyquist-Frequenz fn der Abtastfrequenz fs f„ = fs/2 (3)

Anderseits ist die Grenzfrequenz fCs fcs = 1/(TS x Ns) Hz (4)

Diese Grenzfrequenz fcs beruht auf der kleinsten oberen Grenzfrequenz, bei der die Nutzsignalkomponenten der Rauchdichtesignale 20 mHz oder kleiner ist. Daher wird der Tiefpaß 4 derart ausgebildet, daß die Abtastfrequenz fs, die Nyquist-Frequenz f„ und die Grenzfrequenz fcs an Hand der gleitenden Durchschnittswertberechnung und die höchste Frequenz fm der Frequenzkomponenten der Rauschanteile enthaltenden Rauchdichtesignale den folgenden Beziehungen genügen: fm - fn * fr, * fcs (5) fm > fcs

Werden diese Beziehungen eingehalten, so können die Rauschkomponenten unterdrückt werden. Wie erwähnt, wird die Frequenz für die Rauchdichtesignale auf 10,2 mHz eingestellt. Wie aus dem Diagramm der Fig. 5 hervorgeht, ist die Zahl Ns für die gleitende Durschschnittswertberechnung auf 7 und die Abtastperiode Ts auf 14 s eingestellt, d.h. die Abtastfrequenz fs beträgt 71,43 mHz. Signale mit Frequenzkomponenten, die über der Grenzfrequenz fCs liegen, stellen Rauschkomponenten dar und werden aus den Frequenzkomponenten der Rauchdichtesignale ausgefiltert. Gleichzeitig werden bei unterhalb der Grenzfrequenz fCs liegende Signale der Nutzsignalanteile der Frequenzkomponenten der Rauchdichtesignale als von einem Brand stammend automatisch dem Abtastvorgang unterworfen. Da aus den Ergebnissen der zahlreichen Untersuchungen bekannt ist, daß die kleinste obere Grenze, an der die Nutzsignalanteile der Frequenzkomponenten der Rauchdichtesignale innerhalb des Bereiches von 20 mHz liegen, und die kleinste obere Grenze, an der die Frequenz der Nutzsignalanteile innerhalb der Grenzfrequenz fCs Hegt, wird lediglich das Frequenzband der Nutzsignaikomponenten, d.h. der Signale der sich infolge eines Brandes ändernden Frequenzkomponenten der Rauchdichtesignale automatisch abgetastet, wogegen die Rauschkomponenten enthaltenden Rauchdichtesignale eine höher als die Grenzfrequenz fCs aufweisen und automatisch unterdrückt werden.

Nachstehend wird die Verarbeitung der von den Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n abgegebenen Signalen beschrieben.

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm den Übertragungskoeffizienten des Tiefpasses 4 für die Frequenzkomponenten der Temperatursignale, wenn die Zahl Nh in Bezug auf den Kehrwert der Abtastperiode Th, d.h. die Abtastfrequenz fs mit 5 gewählt ist.

Gemäß Fig. 6 beträgt die Nyquist-Frequenz fn für die Abtastfrequenz fs fn = fs /2 (6)

Anderseits ist die Grenzfrequenz fCh fch = 1/(Thx Nh) Hz (7) diese Grenzfrequenz fch beruht auf der kleinsten oberen Grenzfrequenz, an der die Nutzanteile der Frequenzkomponenten der Temperatursignale unter 60 mHz liegen. Daher ist der Tiefpaß 4 derart ausgebildet, daß die Abtastfrequenz fSl die Nyquist-Frequenz fn, die Grenzfrequenz fCh des Tiefpasses 4 und die höchste Frequenz fm der sich mit der Zeit ändernden Frequenzkomponenten der Rauschkomponenten enthaltenden Temperatursignale folgenden Beziehungen genügen: fm * fn * fn - fCh (8) 6

Claims (7)

1. AT 400 776 B fm > fch Sobald diese Beziehungen eingehalten werden, können die Rauschkomponenten unterdrückt werden. Die Frequenz der Nutzanteile der Frequenzkomponenten der Temperatursignale wird auf 50 mHz eingestellt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist die Zahl Nh auf 5 und die Abtastperiode Th auf 4 s eingestellt, d.h. daß die Abtastfrequenz fs 250 mHz beträgt. Signale mit Frequenzkomponenten, welche die Grenzfrequenz fCh des Tiefpasses 4 übersteigen, sind Rauschkomponenten und werden aus den von den Temperaturdetektoren 3a, 3b, ... 3n abgegebenen Frequenzkomponenten ausgefiltert. Gleichzeitig werden die unter der Grenzfrequenz fCh liegenden Signale automatisch abgetastet. Da aus den Ergebnissen bekannt ist, daß die kleinste obere Grenze, an der die Nutzsignalanteile der Frequenzkomponenten der Temperatursignale innerhalb des Bereiches von 60 mHz liegen, und die kleinste obere Grenze der Nutzsignalanteile innerhalb der Grenzfrequenz fCh liegt, wird nur das Frequenzband der Nutzsignalkomponenten, d.h. der Signale der sich infolge eines Brandes ändernden Frequenzkomponenten der Temperatursignale automatisch abgetastet, die Rauschkomponenten enthaltenden Temperatursignale mit einer höheren als der Grenzfrequenz fCh jedoch automatisch unterdrückt. Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verschiedene Abtastperioden und verschiedene Anzahlen von Datenwerten zur Erfassung und Verarbeitung der Rauchdichte und der Temperatur vorgesehen sind, ist auch möglich, dieselbe Anzahl von Datenwerten einzusetzen und bloß die Abtastperioden unterschiedlich zu wählen (z.B. ist in Fig. 4 die Anzahl mit 5 festgelegt und die Abtastperiode mit etwa 20 s). In diesem Fall werden die Rauchdichtesignale mit einer Abtastperiode von Ts s abgetastet, wobei der gleitende Durchschnittswert für jeweils Ns Abtastdaten berechnet wird. In gleicher Weise können die Temperatursignale mit einer Abtastperiode von Th s abgetastet werden, die von der erstgenannten abweicht, und der gleitende Durchschnittswert für die gleiche Zahl Nh Abtastdaten berechnet werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Abtastperioden Ts und Th sowie die Zahlen Ns und Nh zur Berechnung der Durchschnittswerte jeweils fix eingestellt, doch kann die Einstellung variieren. Die Branddetektoren, d.h. die Rauchdetektoren 2a, 2b, ... 2n weisen jeweils einen Analog-Digital-Umsetzer auf, um in Abhängigkeit von der Abfrage durch die zentrale Meldestelle 1 digitale Daten abzugeben. Der Tiefpaß 4 und die Steuerstufe 11 dienen zur Filterung der von den Rauch- und Temperaturdetektoren 2a, 2b, ... 2n bzw. 3a, 3b, ... 3n abgegebenen analogen Signale, die als Antwort auf die Abfrage an die zentrale Meldestelle 1 abgegeben werden. Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als digitales Filter ein Tiefpaß mit einfacher gleitender Durchschnittswert bildung vorgesehen ist, kann das Filter auch anders ausgebildet sein. Weiters ist möglich, anstelle von Rauch- und Temperaturdetektoren bloß entweder Rauchdetektoren oder Temperaturdetektoren vorzusehen. Patentansprüche 1. Verfahren zum Sammeln von einen Brand betreffender Daten, bei dem die von einem Brand hervorgerufenen Änderungen einer physikalischen Größe in Form analoger Signale erfaßt, die analogen Signale abgetastet und in digitale Daten umgesetzt und aus den aufeinanderfolgenden digitalen Datenwerten gleitende Durchschnittswerte berechnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen diejenigen Frequenzkomponenten ausgefiltert werden, die über dem Nutzanteil der analogen Signale liegen, wobei die Grenzfrequenz der Filterung durch die Abtastperiode und die Anzahl der digitalen Datenwerte zur Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte bestimmt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Erfassung der Temperatur als physikalischer Größe die höchste Frequenz mit 60 mHz gewählt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Erfassung der Rauchdichte als physikalischer Größe die höchste Frequenz mit 20 mHz gewählt wird.
4. 4. Brandmelder zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit wenigstens einer Detektorstufe zur Erfassung der von einem Brand hervorgerufenen Änderungen einer physikalischen Größe in Form von analogen Signalen und mit einem Tiefpaß, der einen Abtastkreis, einen Analog- 7 AT 400 776 B Digital-Umsetzer und eine Rechenstufe zur Berechnung gleitender Durchschnittswerte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abtastkreis (5) sowie die Rechenstufe (8) eine Steuerstufe (11) angeschlossen ist, mit der die Abfrage durch den Abtastkreis (5) während einer vorbestimmten Periode und die Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte mittels der vorbestimmten Anzahl der digitalen Datenwerte in der Rechenstufe (8) gesteuert ist, wobei durch die Steuerstufe (11) die Grenzfrequenz des Tiefpasses (4) festgelegt wird, die im wesentlichen mit der höchsten Frequenz des Nutzanteiles der analogen Signale übereinstimmt, indem die Abtastperiode und die Anzahl der digitalen Datenwerte zur Berechnung der gleitenden Durchschnittswerte eingestellt werden.
5. 5. Brandmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Temperaturdetektors als Detektorstufe die höchste Frequenz auf 60 mHz eingestellt ist.
6. 6. Brandmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Rauchdetektors als Detektorstufe die höchste Frequenz auf 20 mHz eingestellt ist. Hiezu
7. 7 Blatt Zeichnungen 8