DE69500331T2

DE69500331T2 - Sicherheitsvorrichtung

Info

Publication number: DE69500331T2
Application number: DE69500331T
Authority: DE
Inventors: Ian James Hamilton Coulter; Simon Peter Anthony Morrison; Carl Reginald Roberts
Original assignee: Colt International Holdings AG
Current assignee: Colt International Holdings AG
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: ATE154117T1; AU2716995A; ZA956587B; DE69500331D1; AU685285B2; EP0695918A1; EP0695918B1; ES2103622T3; GB9415837D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung, die ein Bauteil umfaßt, das zumindest einen ersten Zustand und einen Notzustand aufweist. Beispiele sind Brandschutzvorrichtungen wie Belüftungsvorrichtungen zum Abführen von Rauch aus einem brennenden Gebäude und Rauchvorhänge zur Einschränkung der Rauchausbreitung in einem brennenden Gebäude.
Eine Belüftungsvorrichtung ist im allgemeinen zwischen einer geschlossenen Stellung (erster Zustand) über verschiedene teilweise geöffnete stellungen (Zwischenzustände) und einer voll geöffneten Stellung (Notzustand) bewegbar, welch letztere Stellung diejenige ist, die zur Schaffung einer maximalen Rauchabführung angenommen wird. Derartige Belüftungsvorrichtungen können auch dazu benutzt werden, die normale Belüftung von Tag zu Tag vorzunehmen, wobei der Grad der Öffnung oder die Zahl der Belüftungsvorrichtung(en) durch den zu einem gegebenen Zeitpunkt geforderten Lüftungsbetrag bestimmt wird.
Ein Rauchvorhang hat zwei Betriebszustände, einen angehobenen Zustand (erster Zustand), in dem der Vorhang beispielsweise innerhalb eines Deckenhohlraums eines Raumes gehalten ist, und einen abgelassenen bzw. heruntergeführten Zustand (Notzustand), in dem der Vorhang zum Boden heruntergeführt ist, um einen Raum in verschiedene Zonen zu teilen, damit der Rauch auf einer Seite des Vorhanges gehalten wird. Derartige Rauchvorhänge können in Abwesenheit eines Notzustands angehoben und abgesenkt werden, z.B. um eine Routineprüfung der Einrichtung durchzuführen.
Ein gemeinsames Merkmal der oben beschriebenen Belüftungsvorrichtung und des oben beschriebenen Rauchvorhangs besteht darin, daß sie im allgemeinen so eingerichtet sind, daß sie in ihren entsprechenden Notzustand bewegbar sind, wenn kein Notfall vorliegt, z.B. für eine Belüftung von Tag zu Tag oder für eine Prüfung. Die Bauteile sind im allgemeinen zwischen ihren verschiedenen Zuständen durch Betätigungseinrichtungen unter der Kontrolle einer Steuereinrichtung bewegbar.
Bei sicherheitskritischen Anwendungen, bei denen das Bauteil während eines Notfalls in den Notzustand bewegbar sein muß, ist es wünschenswert, daß die Vorrichtung durch Bewegung in den Notzustand ausfallsicher wird, falls die Vorrichtung eine Störung hat, so daß sie sich in dem richtigen Zustand befindet, sollte ein Notfäll auftreten, bevor sie reparariert ist. Im Zusammenhang mit Belüftungsvorrichtungen ist es z.B. weitgehend üblich, die Lüftungsklappe in ihrem geschlossenen Zustand durch Luftdruck zu halten, der auf ein örtliches, federbeaufschlagtes Betätigungsglied bzw. eine Feder wirkt, so daß bei einem Ausfall der Druckluftzufuhr das feder beauf schlagte Betätigungsglied bzw. die Feder die Belüftungsvorrichtung in den offenen (Not-) Zustand bewegt.
Die Belüftung von Tag zu Tag kann dadurch bewerkstelligt werden, daß der Luftdruck zum Öffnen und Schließen der Belüftungsvorrichtung in dem erforderlichen Umfang geändert wird. Falls ein Notfall festgestellt wird, wird der Luftdruck durch das Steuergerät aufgehoben, so daß sich die Belüftungsvorrichtung in ihre offenstellung bewegt, falls sie nicht schon offen war.
Es werden auch elektrische Betätigungseinrichtungen verwendet, bei denen die Federkraft eines Betätigungsgliedes einen Widerstand durch eine Solenoidkupplung und einen elektrischen Motor hat. Falls die Stromversorgung zum Motor ausfällt, wird die Belüftungsvorrichtung wiederum durch das federbeaufschlagte Betätigungsglied bzw. die Feder geöffnet.
In gleicher Weise können Rauchvorhänge derart gesteuert werden, daß sie durch den Betrieb eines Elektromotors angehoben und in der angehobenen Stellung gehalten werden; sollte aber die für den Antrieb des Motors benötigte Stromquelle ausfallen, fällt der Rauchvorhang aufgrund der auf z.B. am unteren Ende des Vorhangs angebrachte Gewichte wirkenden Schwerkraft in die abgesenkte Notstellung.
Ein Nachteil pneumatsich gesteuerer Systeme besteht in den erheblichen Kosten, die mit dem Leitungsnetz und den Kompressoren verbunden sind. Weitere Nachteile sind, daß in ihrer Steuerung wenig Flexibilität vorhanden ist und es keine Sicherheit gibt, daß die Betätigungseinrichtung in Tätigkeit tritt, um das Bauteil in den Notzustand zu bewegen, wenn die Kraft, die sie in dem ersten Zustand hält, weggenommen wird. Zum Beispiel kann die Feder bei der oben beschriebenen Belüftungsvorrichtung brechen, oder die bei schlecht gewarteten Lagern des Rauchvorhangs auftretenden Reibkräfte können sein Herabfallen unter Schwerkraft verhindern.
Elektrisch betriebene Betätigungsglieder in solchen Vorrichtungen benötigen eine gut geschützte Stromquelle und müssen im Falle elektromotorbetriebener Bauteile häufig mit elektrischem Hochstrom versorgt werden, damit das Bauteil schnell zwischen den Zuständen bewegt werden kann. Die Verdrahtung durch das Gebäude verlangt daher eine Hochstromführungsfähigkeit.
GB-A-2 194 327 beschreibt ein System zum Öffnen von Jalousie-Belüftungsvorrichtungen, das einen an jeder Belüftungsvorrichtung vorgesehenen Elektromotor zum Öffnen oder Schließen der Belüftungsvorrichtung umfaßt, wobei jeder Motor durch eine unabhängige Quelle, z.B. eine Batterie mit Pufferladung, angetrieben wird, die selbst durch Verbindung mit dem Netz in einem ausreichenden Ladezustand gehalten wird. Dieses Anmeldung führt aus, daß die Batterie/Lader-Motoreinheit vorzugsweise unabhängig ist und bis zu 100 Vorgänge nach einem Ausfall der Stromzufuhr ausführen kann. Dieses System nach der GB-A-2 194 327 ist, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben, eine Sicherheitsvorrichtung mit einem Bauteil, das zumindest einen ersten Zustand und einen Notzustand aufweist und zwischen den Zuständen durch ein oder mehrere Betätigungsglieder unter der Kontrolle eines Steuergerätes bewegbar ist, wobei die Betatigungsglieder allein durch eine Energiespeichereinrichtung kraftbetrieben sind, die so eingerichtet ist, daß sie mit einer Rate wieder aufgeladen wird, die kleiner ist als die Entladungsrate beim Antrieb der Betätigungsglieder.
Die Batterie/Lader-Motoreinheit nach der GB-A-2 194 327 kann, so wird angegeben, auch eine elektronische Schaltung aufweisen, die u.a. eine Einrichtung zum automatischen Überprüfen des Zustands der Batterie und Warnen vor einem bevorstehenden Ausfall umfaßt.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie überwacht wird, um zu bestimmen, ob die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie unter einen vorbestimmten Schwellwert gefallen ist, bei dem ausreichend Energie in der Energiespeichereinrichtung vorhanden ist, um zumindest eine vorbestimmte Anzahl von Bewegungen des Bauteils zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand herbeizuführen, und daß
das Steuergerät eine erste Steuerart, bei der das Steuergerät nur auf Notbefehle antworten kann, um das Bauteil aus dem ersten Zustand in den Notzustand zu bewegen, und eine zweite Steuerart aufweist, bei der
das Steuergerät auf Nicht-Notbefehle antworten kann, um das Bauteil zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand zu bewegen, wobei das Steuergerät derart eingerichtet ist, daß auf die erste Steuerart geschaltet wird, wenn die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie unter das Niveau des ersten Schwellwertes gefallen ist.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine mit der Überwachungseinrichtung verbundene Anzeigeeinrichtung auf, die so eingerichtet ist, daß sie eine visuelle Anzeige abgibt, wenn die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie unter den vorbestimmten Schwellwert gefallen ist. Dieses könnte beispielsweise ein langsam blinkendes Licht oder die Abschaltung eines anderenfalls kontinuierlich oder intermittierend brennenden Lichtes sein. Unter bestimmten Umständen kann eine nicht-visuelle Anzeige zweckmäßig sein, z.B. ein hörbarer Alarm, anstelle von oder ebenso wie eine visuelle Anzeige.
Die vorliegende Erfindung hat die Fähigkeit, mit Sicherheit verhältnismäßig hochleistungsbetriebene Fernbetätigungsglieder zum Bewegen des Bauteils zwischen den Zuständen mit einer geringen Kraftzufuhr zur Energiespeichereinrichtung der Vorrichtung anzutreiben, da die Überwachungseinrichtung feststellt, wann die Nicht- Notanwendung aufhört, um zu gewährleisten, daß genug Energie in der Energiespeichereinrichtung vorhanden ist, um das Bauteil in den Notzustand zu bewegen, sollte ein Notfall auftreten. Der erste Schwellwert ist auf ein Niveau eingestellt, bei dem ausreichend Energie in der Energiespeichereinrichtung vorhanden ist, um zumindest eine vorbestimmte Anzahl von Bewegungen, z.B. vier, zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand bereitzustellen.
Das Steuergerät kann ferner so eingerichtet sein, daß das Bauteil in den Notzustand bewegt wird, falls das Energieniveau unter einen zweiten Schwellwert fällt, z.B. einen Schwellwert, der zwei Bewegungen zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand entspricht. Das Vorsehen einer Warnung bei dem ersten Schwellwertniveau vor einer automatischen Bewegung in einen Notzustand, wenn die verfügbare Energie in der Energiespeichereinrichtung unter den zweiten Schwellwert fällt, kann Zeit für die Vornahme einer Abhilfeaktion geben, bevor das Bauteil seinen Sicherheits-, aber evtl. unzweckmäßigen Notzustand annimmt.
Das Steuergerät hat eine erste Süeuerart, bei der das Steuergerät nur auf Notbefehle antworten kann, um das Bauteil zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand zu bewegen, und eine zweite Steuerart, bei der das Steuergerät auf Nicht-Notbefehle antworten kann, um das Bauteil zwischen dem ersten und dem Notzustand zu bewegen, wobei das Steuergerät derart eingerichtet ist, daß auf die erste Steuerart geschaltet wird, wenn die in der Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie unter das Niveau des ersten Schwellwertes gefallen ist.
Diese Ausgestaltung gewährleistet, daß das Bauteil nicht zwischen den Zuständen bewegt werden kann, außer über Notbefehle, entweder automatisch erzeugt als Reaktion auf die Feststellung von Feuer, Rauch oder eines anderen Notfalls oder manuell eingegeben durch beispielsweise Feuerwehrleute, falls das Energieniveau der Energiespeichereinrichtung unter den ersten Schwellwert fällt. Es versteht sich, daß Notbefehle dazu verwandt werden können, das Bauteil in jeden beliebigen seiner Zustände zu bewegen, und nicht nur gerade in den Notzustand: Es kann notwendig sein, eine Rauchabfuhr zu schließen, um beispielsweise zu verhindern, daß der Wind in ein brennendes Gebäude heinbläst, obgleich der Notzustand der Belüftungsvorrichtung in der offenen Stellung sein würde, damit der Rauch aus dem Gebäude abziehen kann.
Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, daß die Steuereinrichtung ferner bei Empfang eines Notalarmsignals in die erste Steuerart geht. Dieses ist die bevorzugte Ausführung der Erfindung.
Ein Nicht-Not-("von-Tag-zu-Tag")-Betrieb ist möglich, wenn sich das Steuergerat in der zweiten Steuerart befindet. Zum Beispiel kann eine Belüftungsvorrichtung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung, wie gewünscht, entweder manuell oder automatisch als Reaktion auffeststellte Umweltbedingungen bewegt werden.
Die Steuereinrichtung kann so eingerichtet sein, daß das Bauteil in einen gewählten Zustand bei der Bewegung in seine erste Steuerart bewegt wird. Zum Beispiel kann die Belüftungsvorrichtung evtl. in die geschlossene Stellung aus Sicherheitsgründen bewegt werden, wo sie bleibt, bis ein Notfall festgestellt, ein Notöffnungsbefehl ausgegeben, oder das steuergerät aus dieser ersten Steuerart herausgebracht wird. Es kann unter gewissen Umständen vorzuziehen sein, daß das Steuergerät das Bauteil in seinen Notzustand bei der Verstellung auf die erste Steuerart bewegt, so daß es unmittelbar einen ausfallsicheren Zustand annimmt.
Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, daß der gewählte Zustand beispielsweise durch einen Schalter oder einen bewegbaren Verbindungsdraht auf einer gedruckten Leiterplatte des Steuergerätes veränderbar ist.
Obgleich die Erfindung vorsieht, daß das Steuergerät nicht in der Lage ist, das Bauteil in den Notzustand zu bewegen, außer als Reaktion auf einen Notbefehl, wenn es sich in der ersten Steuerart befindet, kann die Vorrichtung in der Weise gestaltet sein, daß eine Bewegung des Bauteils in andere seiner Zustände möglich ist. Zum Beispiel kann das Steuergerät so eingerichtet sein, daß nur ein Schließen einer Belüftungsvorrichtung in der ersten Steuerart ermöglicht wird, so daß, falls das Steuergerät auf seine erste Steuerart eingestellt ist, die Belüftungsvorrichtung, wenn sie bereits geöffnet, d.h. im Notzustand ist, sie dort für eine Zeit bleiben kann, und die Belüftungsvorrichtung anschließend evtl. in Stufen geschlossen wird, wie es die Anforderungen der täglichen Belüftung diktieren. Wenn jedoch einmal geschlossen, bewegt das Steuergerät, falls es in der ersten Steuerart verbleibt, die Belüftungsvorrichtung zurück in den bzw. zum offenen Notzustand hin nur als Reaktion auf einen Notbefehl.
Das Steuergerät kann derart eingerichtet sein, daß es, in welcher Steuerart es sich auch befindet, automatisch das Bauteil in seinen Notzustand bei Feststellung eines Notfalles bewegt. Im Falle einer Belüftungsvorrichtung oder eines Rauchvorhangs kann das Steuergerät beispielsweise durch die Feststellung von Rauch oder Wärme dazu veranlaßt werden, die Belüftungsvorrichtung zu öffnen oder den Rauchvorhang abzusenken.
Die Vorrichtung kann mit Sensoren nahe der Örtlichkeit des Bauteils versehen sein, um so örtlich abgeleitete Notsignale zu erhalten, und das Steuergerät kann so eingerichtet sein, daß es in seine erste Steuerart geht und das Bauteil in seinen Notzustand bei örtlicher Feststellung eines Notfalles bewegt, so daß das Bauteil ordnungsgemäß arbeitet, selbst wenn entfernte Teile des Notsteuersystems aufgrund des Notfalles selbst ausfallen.
Das Energiespeichergerät kann aus einer Reihe von Geräten ausgewählt werden. Es kann eine Batterie mit Pufferladung durch eine mit dem Stromversorgungsnetz eines Gebäudes verbindbare Leitung oder eine Solarzelle mit nur zwischen den Batterien und den Betätigungsgliedern benötigten Drähten verhältnismäßig großer Strombelastbarkeit sein. Die Batterie kann ihre Pufferladung über einen Gleichstrom- Pufferladestrom auf einer verdrillten Doppelleitung erhalten, welche verdrillte Doppelleitung ferner Befehlssignale zum zugehörigen Steuergerät von einem zentralen Steuergerät führt.
Eine alternative Vorrichtung ist ein Federmechanismus, z.B. eine an einem Ende von einem kleinen Elektromotor angetriebene Uhrfeder. Das andere Ende der Uhrfeder wäre so eingerichtet, daß es die Belüftungsvorrichtung z.B. über eine Kurbel öffnet und schließt. Mehrere Arbeitsspiele des Bauteils müssen zur Verfügung stehen, wenn die Feder die maximale Energie speichert. Das Steuergerät überwacht die Anzahl der Umdrehungen des Elektroantriebs und die Bauteilbewegung, um die Anzahl von Arbeitsspielen zu bestimmen, die von der Energie im Federmechanismus zu einer gegebenen Zeit noch erhältlich sind.
Vorzugsweise ist eine solenoidbetriebene Bremse oder Klinke (ggf. eine bistabile Anordnung, die keine kontinuierliche Kraftaufbringung auf das Solenoid erfordert) vorgesehen, um die Feder gegen ein Abwickeln in den entsprechenden geöffneten und geschlossenen Stellungen zu halten. Eine Pufferschwachstromleitung würde den Elektromotor antreiben.
Andere alternative Energiespeichervorrichtungen sind Fluidspeicher, z.B. ein Pneumatikspeicher oder ein Hydraulikspeicher, die beide unter Verwendung kleinkalibriger Leitungen gepuffert werden können.
Die Energiespeichervorrichtungen sind idealerweise nahe den Betätigungsgliedern jedes Bauteils angeordnet.
Eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann zwei oder mehr Bauteile, z.B. benachbarte Belüftungsvorrichtungen, aufweisen, die von einem einzigen Steuergerät gesteuert werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun, lediglich als Beispiel, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Rauchentlüftungs- und Steuersystems unter Verwendung einer Belüftungsvorrichtung und eines Rauchvorhangs, jeweils gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Steuergeräte des Systems nach Fig. 1.
Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen, wonach ein Rauchentlüftungs- und Steuersystem sieben Belüftungsvorrichtungen 4 bis 14 und ein Rauchvorhanggerät 16 aufweist, die jeweils ein Steuergerät 18, sechs Feuer/Rauchdetektoren 20 und ein zentrales Steuergerät 22 aufweisen. Das zentrale Steuergerät 22 steht mit den Steuergeräten 18 über einen Kommunikationsbus 24 in Verbindung. Jedes Steuergerät 18 ist mit einem Hauptleitungskraftstromkabel 26 über eine jeweilige Abzweigleitung 28 niedriger Strombelastbarkeit verbunden.
Die Belüftungsvorrichtungen 4 bis 14 sind in einem Gebäude an Stellen angebracht, von denen Rauch im Falle eines Brandes abzuführen ist. Das Rauchvorhanggerät 16 hat ein Gehäuse 30, das an der Decke oder innerhalb eines Deckenhohlraums (nicht gezeigt) an einer Stelle befestigt ist, an der das Durchziehen von Rauch z.B. durch einen großen Raum zu verhindern ist.
Die Feuer/Rauch-Sensoren 20 sind durch das Gebäude hindurch an geeigneten Stellen angeordnet, um eine frühe Feststellung von Feuer oder Rauch zu ermöglichen. Die Ausgangssignale der Sensoren werden von einer bekannten Feueralarm- Schalttafel 22a geordnet, die mit dem Steuergerät 22 verbunden ist.
Die Belüftungsvorrichtungen 4 bis 14 sind Belüftungsvorrichtungen Kameleon Mk III, hergestellt von Colt International Limited, Havant, Hampshire PO9 2LY, England, von denen jede eine Glaslüftungsklappe 34 aufweist, die von einer geschlossenen Stellung in die dargestellte offene Stellung mittels Elektromotoren 37 (Fig. 2), die von Batterien 35 gespeist werden, bewegbar sind. Sie können auch in Zwischenstellungen zwischen diesen beiden Extremstellungen bewegt werden. Die geöffnete Stellung ist der Notzustand dieses Bauteils, da es der im Falle eines Feuers angenommene Zustand ist, damit der Rauch aus dem Gebäude abziehen kann.
Ein Rauchvorhang 36 des Rauchvorhanggerätes 16 ist in das und aus dem Gehäuse 30 mittels eines Elektromotors bewegbar, der eine Rolle (nicht gezeigt) innerhalb des Gehäuses 30 antreibt. Die abgesenkte Stellung des Vorhangs 36 ist der Notzustand des Rauchvorhanggerätes 16.
Der Betrieb jeder der Belüftungsvorrichtungen 4 bis 14 und des Rauchvorhangs 16 wird von dem zugehörigen Steuergerät 18, wie schematisch durch die Pfeile 38 angegeben, gesteuert, das jeweils mit dem zentralen Steuergerät 22 verbunden ist. Wie nachfolgend im einzelnen erläutert wird, bilden die Steuergeräte 18 und das zentrale Steuergerät 12 ein verteiltes Steuersystem, bei dem jedes Steuergerät 18 ausreichend Steuer- und Kommunikationselektronik hat, um von der Hauptsteuertafel gesteuert zu werden oder unabhängig zu arbeiten, falls die Notwendigkeit eintritt.
Die Steuergeräte 18 haben jeweils zumindest zwei Steuerarten; eine erste Steuerart, in der das Steuergerät 18 in der Lage ist, nur auf Notsignale zu antworten, um sein zugehöriges Bauteil (Steuervorrichtung 4 bis 14 oder Rauchvorhang 16 bei dem vorliegenden speziellen Beispiel) zu bewegen, und einen zweiten Steuerzustand, in dem das Steuergerät 18 in der Lage ist, das Bauteil zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand als Reaktion auf Nicht-Notbefehle zu bewegen. Die Steuergeräte 18 ermöglichen demnach den Betrieb der Belüftungsvorrichtungen zur Erfüllung der täglichen Belüftungserfordernisse oder zur Prüfung des Rauchvorhangs 36, bis das Steuergerät 18 in die erste Steuerart gebracht wird, in der nur eine Notbefehlbetriebsweise möglich ist.
Die Befehle für die tägliche Betriebsweise können von einer manuellen Eingabe am zentralen Steuergerät 22, festgelegten automatischen Steuerungen im zentralen Steuergerät 22 oder den durch Meßwerte von den Sensoren (einschl. Umgebungssensoren wie Temperatursensoren) beeinflußten Steuergeräten 18 abgeleitet werden.
Das zentrale Steuergerät 22 verwendet herkömmliche Steuerungstechniken und das Apollo-Steuersignalprotokoll, das von der Apollo Fire Detectors Ltd., 6 Solent Road, Havant, Hampshire P09 LJH, erhältlich ist. Der Kommunikationsbus 24 verbindet das zentrale Steuergerät 22 mit dem Steuergerät 18 in bekannter Weise. Die Steuergeräte 18 sind gestützt auf eine im Handel erhältliche Steuerchipeinheit, die in Großbritannien von Apollo vertrieben wird.
Verfahren zur Gestaltung von Hardware und Software zur Bildung eines robusten Steuersystems sind allgemein bekannt und werden in der vorliegenden Anmeldung nicht im einzelnen erläutert.
Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wonach ein Steuergerät 18 ein Eingabe/Ausgabe-Modul 50 besitzt, das die Schnittstelle zwischen dem Steuergerät und dem zentralen Steuergerät 22 über Abzweigleitungen 51 des Kommunikationsbus 24 bildet.
Das Herz eines jeden Steuergerätes 18 ist ein gegnerisches in einen Mikroprozessor integriertes Steuerteil 52. Der einzige bedeutende Unterschied zwischen den Steuergeräten 18, die für die verschiedenen Belüftungsvorrichtungen und den Rauchvorhang geeignet sind, liegt in den Kraftantrieben, die für die unterschiedlichen Motortypen verlangt werden - die Steuerungen und Kommunikationssubsysteme bleiben universell. Diese Konstruktionsiösung wird bevorzugt, da sie die Flexibilität des Systems erhöht und den Herstellungsaufwand auf einem Minimum hält.
Die Hauptfunktionen des integrierten Steuerteils 52 sind:
1. Lesen von Befehlsdaten vom zentralen Steuergerät 22;
2. Absenden von Statusinformationen zurück von einer Belüftungsvorrichtung 12 oder einem Rauchvorhanggerät 16 über das Kommunikationssubsystem;
3. Überwachung von Daten von einem örtlichen Rauchsensor 54, einem örtlichen oder naheliegenden Wärmesensor 54 und einem örtlichen Regensensor 56, die an der Belüftungsvorrichtung und/oder in Zonen der Belüftungsvorrichtung angebracht sind, und die Aktion auf die erfaßten Informationen, wie verlangt;
4. Prioritäten setzen für die eingehenden Informationen;
5. Überwachung der Batterie 35 und des Solarfeldes 29 (falls eingesetzt) zur Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebs;
6. Absendung der notwendigen Signale an die Motorantriebe 37 der Lüftungsklappen über Krafta,ntriebsschnittstellen 53 für den täglichen oder Notbetrieb;
7. Überwachung des Status der Elektromotoren 37 und der zugehörigen Antriebselektronik;
8. Betrieb einer visuellen Diagnoselampe, die eine visuelle Anzeige des Betriebsstatus der Belüftungsvorrichtung durch Blinken liefert, falls die Belüftungsvorrichtung voll betriebsfähig ist, und ein stetiges Licht abgibt, falls die nicht so ist; und
9. Aufrechterhaltung der Kontrolle über eine Stromerhaltungsfunktion.
Der örtliche Wärmesensor 56 und Rauchsensor 54 bilden eine Sicherheitsstütze für die zentrale Steuerung des Hauptfeueralarms. Der Wärmesensor 56 und Regensensor 58, die strategisch innerhalb von Zonen an der Innenseite und Außenseite des Gebäudes angebracht sind, werden für eine allgemeine Grundüberwachung und automatische Steuerung der Belüftung zur Wohlbefindlichkeit verwendet.
Die Daten aus sämtlichen Sensoren 54 bis 58 können verschmolzen werden, um das örtliche Steuersystem mit "intelligenten" Informationen zu versehen; z.B. könnte eine Kombination von niedriger Temperatur, Feuchtigkeit und dem Fehlen von Strom aus der Solarzelle das Vorhandensein von Schnee anzeigen. Es kann dann die notwendige Maßnahme ergriffen werden.
Die Batterie wird über einen Ladungsregulator 68 geladen, der mit der Netzzufuhr 26 über eine der Abzweigleitungen 28 und/oder mit einem Solarfeld 29 über eine Abzweigleitung 28' unter der Kontrolle des generischen Steuerteils 52 elektrisch verbunden ist.
Der Ladungszustand der Batterie wird wie folgt überwacht.
Die beiden einzigen Variablen, die bei diesem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Zustands der Batterie während des Gebrauchs verwendet werden, sind die Batteriespannung und Batterieimpedanz.
Eine Eingabe an einen Analog-Digital-Umsetzer wird dazu verwendet, die Batteriespannung zu überwachen, wobei fortwährend Proben gemacht und dahingehend gruppiert werden, ob die Batterie auf Ladung, auf Last oder außer Betrieb ist. Näherungswerte der Batterieimpedanz werden durch periodisches (etwa alle 10 Sekunden) Verbinden eines Widerstandes mit der Batterie für 42 ms gemessen. Die gemessenen Spannungen, gerade vor der Verbindung und anschließend an die Abschaltung des Widerstands, werden zur Beurteilung der Batterieimpedanz benutzt. Die Proben werden von dem generischen Steuerteil 52 verwendet, um Fehlermarkierungen zu setzen, falls die Batterie fehlerhaft ist oder sich in einem Zustand geringer Ladung befindet.
Falls entweder die Markierung für geringe Ladung oder die Markierung für fehlerhafte Batterie gesetzt ist, wird diese Information an die Apollo-Schnittstelle als Fehlercode gegeben. Zusätzlich ist der Status dieser Markierungen durch das Steuergerät 22 über den Bus 24 durch Abfragen eines Statusberichts erhältlich. Sollten die Markierungen gesetzt sein, wird eine visuelle Anzeige durch Blinken der visuellen Diagnoselampe 62 (eine rote Lampe) gegeben. Die Lampe 62 wird dazu verwendet, jeden Fehlerzustand mitzuteilen nicht nur Batteriefehler: Der Statusbericht ermöglicht es dem Benutzer, präzise zu bestimmen, was geschehen ist.
Die folgenden Ladungsfehlermarkierungen werden ebenfalls definiert. "Niedrige-Eingabe-Lade-Spannung", "Transformator-Sicherung durchgebrannt", "Steuerleitung-Sicherung durchgebrannt", "Strom hat nachgelassen" und Markierungen für mechanische Fehler. Die Markierung "Strom hat abgenommen" wird gesetzt, falls der Ladestrom, bei diesem Beispiel, unter 0,4 A gefallen ist. Die Markierung "Batterie fehlerhaft" und die Markierung "Transformator-Sicherung durchgebrannt" wird gesetzt, wenn diese Zustände auftreten, und können nur beseitigt werden, falls das Steuergerät 18 neu eingestellt oder ein Neueinstellungsbefehl vom zentralen Steuergerät 22 empfangen wird. Die anderen Markierungen sind vorübergehend; sie werden gesetzt, falls der Zustand vorhanden ist, und beseitigt, wenn das betroffene Steuergerät 18 bestimmt, daß die Zustände nicht mehr vorhanden sind. Die Markierung "Steuerleitungssicherung durchgebrannt" hat bei dieser Ausführungsform keine Verwendung, sie ist jedoch enthalten, um ohne weiteres eine Software-Entwicklung für andere Ausführungsformen zu ermöglichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist diese Markierung stets auf 0 gesetzt.
Ein Software-Ladungsintegrationsverfahren ist ebenfalls eingeschlossen. Dieses Verfahren überwacht digitalisierte Proben des Ladestroms Q ein und des Motorstroms Q aus und verwendet diese Werte, um die in der Batterie verbleibende verfügbare Energie zu verfolgen. Initialisierungsalgorithmen geben den Wert in den Ladungsakkumulator-Computerspeicher ein, sowohl bei der Anfangsleistung als auch während des Laufens des Steuergeräts 18, um zu verhindern, daß der Ladungsakkumulator abdriftet.
Falls die Ladungsakkumulator anzeigt, daß die verbleibende verfügbare Energie in der Batterie unterhalb eines spezifizierten ersten Schwellwertes liegt, wird das generische Steuergerät 18 in seine erste Steuerart gebracht, um das Öffnen der Belüftungsvorrichtung außer bei Empfang von Notbefehlen zu verhindern, die Markierung "Batterie entladen" gesetzt und die Anzeigelampe 62 zum Blinken gebracht.
Die Markierung "Batterie entladen" wird gesetzt, wenn die Algorithmen des generischen Steuerteils 52 anzeigen, daß die verbleibende Ladung in der Batterie nur eine gegebene Anzahl, z.B. vier, weiterer Öffnungsvorgänge stützen kann. Während diese Markierung gesetzt ist, bleiben tägliche Belüftungsvorgänge verhindert.
Das System nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Die Belüftungsvorrichtungen 4 bis 14 und der Rauchvorhang 16 werden zur Erfüllung der täglichen Anforderungen entweder durch manuelle Eingabe an das zentrale Steuergerät 22 oder automatisch nach Bestimmung durch das zentrale Steuergerät 22 oder die Steuergeräte 18 betätigt. Zum Beispiel kann ein Belüftungsvorrichtungssteuergerät 18 so eingerichtet sein, daß seine zugehörige Belüftungsvorrichtung geöffnet wird, wenn entweder die Windgeschwindigkeit oder der Luftfeuchtigkeitswert oder Regen größer ist als ein voreingestellter Wert und kein Notfall vorliegt. Falls jedoch ein Batteriefehler festgestellt wird oder ihr Wert an gespeicherter Energie unter einen vorbestimmten ersten Schwellwert abfällt, gelangt das zugehörige Steuergerät 18 in die erste Steuerart und steuert den Motor der zugehörigen Belüftungsvorrichtung an, um sie in einen ihrer Betriebszustände zu bewegen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Belüftungsvorrichtung in die geschlossene Stellung bewegt und der Rauchvorhang 16 der Rauchabschirmung 36 in das Gehäsue 30 zurückgezogen.
Das betroffene Steuergerät 18 bewegt nun die Belüftungsvorrichtung und den Rauchvorhang nur in ihren Notzustand, d.h. voll geöffnet bzw. voll abgesenkt als Reaktion auf Notbefehle, oder falls ein Notzustand festgestellt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform betätigt das Steuergerät 18 das Bauteil auch dann in dieser Weise, wenn Feuer oder Rauch von einem der Feuer/Wärme-Sensoren 20 oder einem örtlichen Wärme- oder Rauchsensor 54 oder 56 festgestellt werden, oder falls eine Schmelzverbindung durchbrennt.
Das Steuergerät 18 gelangt aus der ersten Steuerart in die zweite oder andere Steuerart, wenn sich das Batterieladungsniveau oberhalb des Schwellwertes befindet, ein Batteriefehler beseitigt ist und kein Notfall festgestellt wird.
Falls sich die Batterie bis unter einen zweiten Schwellwert entlädt, wenn beispielsweise nur noch zwei Öffnungsvorgänge der Belüftungsvorrichtung bzw. Absenkvorgänge des Rauchvorhangs möglich sind, wird die Vorrichtung dadurch ausfallsicher, daß automatisch die Belüftungsvorrichtung und der Rauchvorhang in den geöffneten bzw. abgesenkten Notzustand bewegt werden.

Claims

1. Sicherheitsvorrichtung mit einem Bauteil (34), das zumindest einen ersten Zustand und einen Notzustand aufweist und zwischen den Zuständen durch ein oder mehrere Betätigungsglieder (57) unter der Kontrolle eines Steuergerätes (18) bewegbar ist, wobei die Betatigungsglieder (57) allein durch eine Energiespeichereinrichtung (35) kraftbetrieben sind, die so eingerichtet ist, daß sie mit einer Rate wieder aufgeladen wird, die kleiner ist als die Entladungsrate beim Antrieb der Betätigungsglieder, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Überwachung des Energieniveaus vorgesehen ist, die so eingerichtet ist, daß die in der Energiespeichereinrichtung (35) gespeicherte Energie überwacht wird, um zu bestimmen, ob die in der Energiespeichereinrichtung (35) gespeicherte Energie unter einen vorbestimmten Schwellwert gefallen ist, bei dem ausreichend Energie in der Energiespeichereinrichtung (35) vorhanden ist, um zumindest eine vorbestimmte Anzahl von Bewegungen des Bauteils (34) zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand herbeizuführen, und daß

das Steuergerät (18) eine erste Steuerart, bei der das Steuergerät (18) nur auf Notbefehle antworten kann, um das Bauteil aus dem ersten Zustand in den Notzustand zu bewegen, und eine zweite Steuerart aufweist, bei der

das Steuergerät (18) auf Nicht-Notbefehle antworten kann, um das Bauteil zwischen dem ersten Zustand und dem Notzustand zu bewegen, wobei das Steuergerät (18) derart eingerichtet ist, daß auf die erste Steuerart geschaltet wird, wenn die in der Energiespeichereinrichtung (35) gespeicherte Energie unter das Niveau des ersten Schwellwertes gefallen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer mit der Überwachungseinrichtung verbundenen Anzeigeeinrichtung (62), die so eingerichtet ist, daß sie eine visuelle Anzeige abgibt, wenn die in der Energiespeichereinrichtung (35) gespeicherte Energie unter den vorbestimmten Schwellwert gefallen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Steuergerät (18) so eingerichtet ist, daß das Bauteil (34) in einen ausgewählten der Zustände des Bauteils (34) bei der Bewegung in seine erste Steuerart bewegt wird, und, wahlweise entweder oder sowohl als auch,

a) der ausgewählte der Zustände des Bauteils (34) veränderbar ist und

b) der ausgewählte Zustand der Notzustand des Bauteils (34) ist.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei der das Bauteil (34) eine Belüftungsvorrichtung ist, die im ersten Zustand geschlossen und im Notzustand offen ist.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei der die Energiespeichereinrichtung einen Federmechanismus umfaßt, der mit einem Elektromotor, einer Batterie (35) oder einem Fluidspeicher verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Energiespeichereinrichtung eine Batterie (35) mit Pufferladung ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Batterie (35) ihre Pufferladung über eine oder mehrere Leitungen (28), die mit dem Stromversorgungsnetz (26) eines Gebäudes verbindbar sind, oder durch eine Solarzelle (29) erhält oder bei der die Batterie (35) ihre Pufferladung über einen Gleichstrom-Pufferladestrom auf einer verdrillten Doppelleitung erhält, welche verdrillte Doppelleitung ferner Befehissignale zum zugehörigen Steuergerät (18) von einem zentralen Steuergerät (22) führt.

8. Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, mit Sensoren (54,56,58) für die örtliche Umgebung, die mit dem Steuergerät (18) verbunden sind, das derart eingerichtet ist, daß es ggf. auf der Basis von örtlich abgeleiteten Umgebungsinformationen von den Sensoren arbeiten kann, welche Sensoren wahlweise einen oder mehrere Sensoren aus der Gruppe eines Wärmesensors (56), eines Rauchsensors (54) und eines Regensensors (58) umfassen können.

9. Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei der zwei oder mehr Bauteile (34) von einem einzigen Steuergerät (18) gesteuert werden.