EP0911774B1 - Raumüberwachungssensor - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Raumüberwachungssensor mit in einem gemeinsamen Gehäuse integrierten, nach unterschiedlichen, physikalischen Prinzipien arbeitenden Rauchund Temperatursensoren sowie mit einer oder mehreren Schnittstellen für den Anschluß an eine Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale zur Übertragung der Sensor-Meßsignale.

Automatische Brandmelder werden oftmals mit Rauchsensoren aufgebaut, welche nach dem Lichtschrankenprinzip betrieben werden: Bei einer mit Rauch angfüllten Atmosphäre wird der Transmissionsgrad eines Lichtstrahls herabgesetzt, was von einem lichtempfindlichen Element erkannt wird und einen Alarm auslöst. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Räumen, welche nachts nicht beheizt oder klimatisiert werden, erhebliche Temperaturschwankungen auftreten können, so daß sich Tau auf den Linsen eines derartigen, optischen Rauchsensors niederschlagen kann, was zu einer Brechung und/oder (Teil-) Absorption des Meßlichtstrahls führt. Hierdurch kann ebenfalls der Transmissionsgrad erheblich herabgesetzt werden, so daß mitunter Fehlalarme ausgelöst werden. Um die durch das unnötige Ausrücken der Feuerwehr verursachten Kosten zu senken, sind deshalb bereits zwei mit unterschiedlichen, physikalischen Prinzipien betriebene Sensoren in einem Brandmelder integriert worden, wobei ein Alarm erst ausgelöst wird, wenn beide Sensoren übereinstimmend Gefahr in die zierenden Meßwerte liefern. Als zweiter Sensor kann bspw. ein Hitzesensor verwendet werden. Weiterhin ist in einem derartigen Brandmelder oftmals eine Vorverarbeitungsbaugruppe enthalten, welche beide Sensormeßwerte miteinander verknüpft und ein Summenalarmsignal erzeugt. Aufgrund dieser aufwendigen Konstruktion ist ein derartiger, weitgehend fehlalarmsicherer Brandmelder jedoch viel teuerer als ein einzelner Rauchmelder. Der einzige Nutzeffekt, nämlich, daß Fehlalarme vermieden werden, wird von Betreibern naturgemäß nicht wahrgenommen, und da sich ein weiterer Nutzeffekt bei derartigen aufwendigen Brandmeldern nicht realisieren läßt, werden diese technisch ausgereiften Produkte in der Praxis bislang zaghaft eingesetzt.

Aus diesen Nachteilen des bekannten Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen mit zwei oder mehreren Sensoren bestückten Gefahrenmelder derart weiterzubilden, daß die hohen Herstellungskosten durch einen zusätzlichen Nutzeffekt aufgefangen werden können.

Es ist vorgeschen, daß ein oder mehrere Sensoren derart ausgelegt und der (die) betreffende(n) Meßsignalbereich(e) derart gewählt ist (sind), daß eine kontinuierliche Meßwerterfassung, -verarbeitung und -weiterleitung über den gesamten, üblichen Bereich der überwachten Größe(n) bis in den Gefahrenbereich hinein möglich ist. Hierbei wird demnach neben dem eigentlichen Gefahrenbereich, in welchem auch bekannte Multisensoren zwecks Erzeugung eines Alarmsignals ansprechen, auch der übliche Bereich der zu überwachenden Größen erfaßt. Dies bedeutet, daß bspw. bei einem Wärmesensor auch Temperaturen unterhalb der üblichen Raumtemperatur bspw. ab 0 °C, oder ab - 10 °C oder darunter erfaßbar sind. Bei einem Rauchsensor bedeutet dies, daß nicht nur eine erhebliche Absorption, wie sie durch dichten Qualm hervorgerufen wird, sondern bereits eine minimale Lufttrübung, die bspw. durch Zigarettenrauch verursacht sein kann, erfaßt wird, um die Luftqualität in einem Raum zu überwachen. Indem die solchermaßen erzeugten Meßwerte entweder direkt oder indirekt über die Brandmeldezentrale an die Gebäudeautomatisation weitergeleitet werden, können dort entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, bspw. die Klimaanlage oder Heizung nachgeregelt oder eine Lüftungseinrichtung eingeschalten werden, um die überwachten Größen bei vorgegebenen Sollwerten zu stabilisieren. Dadurch können die von den aufwendigen und daher teueren Gefahrenmeldern gewonnenen Meßwerte auch für eine Verbesserung des Raumklimas verwendet werden, wobei zusätzliche Sensoren nun entbehrlich sind. Durch diese Einsparung von weiteren Sensoren können die erhöhten Kosten der aufwendigeren Brandmelder aufgefangen werden. Hierdurch wird es möglich, ohne nennenswerte Zusatzkosten zuverlässigere Brandmelder einzusetzen und Fehlalarme zu vermeiden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, Sensoren mit einer kurzen Ansprechzeit zu verwenden, so daß auch die Anstiegszeiten der Meßwerte exakt übertragen werden können. Dies hat den Vorteil, daß in einer Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale auch eine dynamische Auswertung der eintreffenden Signale möglich ist. Bspw. kann ein plötzlicher Temperaturanstieg auch nur um wenige Grade ein besseres und vor allem früheres Indiz für einen Brand darstellen als ein allmählicher Temperaturanstieg, der bspw. auf eine Fehlfunktion der Heizung od. dgl. zurückzuführen ist.

Durch Kombination mit weiteren Sensoren, bspw. für Feuchtigkeit- oder Bewegung kann die Fehlalarmsicherheit und die Einsatzmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors weiter gesteigert werden. So kann ein Feuchtigkeitssensor bspw. einen positiven Hinweis darauf liefern, daß eine Betauung des optischen Linsensystems eines Rauchsensors zu befürchten ist. Ein Bewegungsmelder kann zusätzliche Informationen darüber liefern, ob eine Rauchentwicklung bspw. auf Raucher zurückzuführen sein kann. Auch lassen sich derartige Informationen zusätzlich für eine Klimaregelung verwenden, wobei insbesondere ein Bewegungssensor dafür verwendet werden kann, die Gegenwart von Personen in einem Raum festzustellen und daraufhin den Temperatursollwert der Klima- oder Heizungsanlage um einige Grade anzuheben.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß wenigstens eine Schnittstelle brandschutztechnischen Anforderungen entspricht. Da der primäre Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Sensors auf dem Brandmeldegebiet liegt, erfordert der Einsatz eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors bei einer durch Baubehörden und/oder Versicherungen vorgeschriebenen Brandmeldeanlage die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen, insbesondere auch an die Schnittstellen.

Andererseits empfiehlt es sich, daß wenigstens eine Schnittstelle den Anforderungen für Gebäudeleitinstallationsbussen entspricht. Die Gebäudeleitzentrale kann die für die Klimaregelung notwendigen Meßwerte entweder über die Brandmeldezentrale erhalten oder aber durch eine direkte Ankopplung des betreffenden Raumüberwachungssensors an einen Installationsbus des Gebäudeleitsystems. Für diesen letzteren Fall sollte an dem Raumüberwachungssensor eine entsprechende Schnittstelle vorhanden sein.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin durch einen oder mehrere Digitalisierungsbausteine zwecks Übertragung der Meßwerte als Digitalwerte aus. Eine derartige Signalübertragung ist genauer und zuverlässiger als eine Übertragung analoger Meßwerte.

Die Erfindung sieht weiterhin einen oder mehrere Multiplexbausteine zur Übertragung der Meßwerte in Multiplextechnik vor. Hierdurch ist es möglich, über eine einzige, bspw. als Zwei-Draht-Leitung ausgeführte Verbindung die Meßwerte mehrerer Sensoren zu übertragen, so daß der Installationsaufwand weiter herabgesetzt wird. Ein derartiger Baustein kann auch als intelligenter Kommunikationsbaustein ausgebildet sein, der von einer Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale über eine bestimmte Adresse angesprochen wird und sodann den Meßwert eines oder mehrer Sensoren überträgt.

Weiterhin ist es möglich, einen oder mehrere Modulationsbausteine zur Modulation einer Trägerfrequenz mit den Meßwerten einzusetzen. Hierdurch kann die Übertragungskapazität und -qualität und damit die Zuverlässigkeit der Anlage weiter verbessert werden.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, einen Mikroprozessor zur Steuerung der Kommunikation der Sensoren mit der(den) angeschlossenen Zentrale(n) zu verwenden. Diesem Mikroprozessor kann auch gleichzeitig die Auswertung der unterschiedlichen Meßsignale der vorhandenen Sensoren übertragen sein sowie die Entscheidung, ob ein außergewöhnlicher Fall vorliegt, der das Eingreifen der Brandmelde- oder Gebäudeleitzentrale erfordert. Solchenfalls kann weiter vorgesehen sein, daß der Mikroprozessor die Aussendung eines Notrufs an die betreffende Zentrale veranlaßt, damit dieselbe so früh als möglich über die Ausnahmesituation unterrichtet wird und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors.

Kernstück des erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors 1 ist ein Rauchsensor 2, der bspw. nach einem optoelektronischen Prinzip funktioniert, sowie ein Temperatursensor 3, der bspw. als Halbleitersensor aufgebaut ist. Diese Sensoren sind erfindungsemäß derart ausgelegt, daß ihre Ausgangssignale 4, 5 innerhalb eines weiten Berichs der überwachten, physikalischen Größe proportional zu der überwachten Größe sind. Bspw. kann der Temperatursensor 3 auch Temperaturen um oder gar unterhalb des Gefrierpunktes exakt bstimmen, während der Rauchsensor 2 bereits kleinste Trübungen der Raumluft erfaßt. Diese hohe Emfpindlichkeit kann allerdings bei einer einfacheren Ausführungsform auch auf einen der beiden Sensoren beschränkt sein.

Die Ausgangssignale 4, 5 der Sensoren 2, 3 werden einem Aufbereitungsbaustein 6 zugeführt, der die Signale auf einen vorgegebenen Bereich nominiert, bspw. 0...10 V oder 4...20 mA, oder der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler umfaßt, um die Singale 4, 5 einer digitalen Weiterverarbeitung zugänglich zu machen.

In der einfachsten Konfiguration eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors 1 können insbesondere analoge Stromoder Spannungssignale zwecks Weiterleitung an eine übergeordnete Brandmeldezentrale 7 an einer Schnittstelle 8 ausgegeben werden.

Zusätzlich kann in dem erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensor 1 ein intelligenter Baustein 9, bspw. ein Mikroprozessor, eingebaut sein, der die beiden, aufbereiteten 6 Sensorsignale 4, 5 auswertet, hierbei evtl. miteinander verknüpft und ggf. einen Notruf an die Brandmeldezentrale 7 generieren kann. Auch kann dieser Mikroprozessor 9 dazu verwendet werden, einen Kommunikationsbaustein 10 zu steuern, der ebenfalls optional ist.

Die Kommunikationsbaugruppe 10 kann mit einer eigenen Intelligenz ausgestattet sein und bspw. von der Brandmeldezentrale 7 addressierbare Speicherplätze aufweisen, in denen die aufbereiteten 6 Sensormeßsignale 4, 5 für eine Abfrage durch die Brandmeldezentrale 7 zur Verfügung gestellt werden. Bei einer rein analogen Realisierung ohne Mikroprozessor 9 kann die Kommunkationsbaugruppe 10 bspw. einen oder mehrere Modulationsbausteine aufweisen, um die unterschiedlichen Meßwerte mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen über dieselbe Zwei-Draht-Leitung 8 an die Brandmeldezentrale 7 zu übertragen.

Aufgrund des großen Meßbereichs sind die Meßwertsignale 4, 5 auch für eine Gebäudeleitzentrale 11 interessant. Diese kann sich die entsprechenden Meßwerte 4, 5 entweder durch Kommunikation 12 mit der Brandmeldezentrale 7 beschaffen oder sie kommuniziert auf direktem Weg, d.h., über eine eigene Schnittstelle 13, mit dem erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensor 1, um die benötigten Informationen aus erster Hand zu erhalten.

Bei einem direkten Anschluß sowohl an die Brandmeldezentrale 7 als auch an eine Gebäudeleitzentrale 11 obliegt es dem intelligenten Baustein 9, sofern vorhanden, zu entscheiden, ob und welche Art von Ausnahmesituation vorliegt. Signalisieren bspw. beide Sensoren 2, 3 eine Brandgefahr, wird ein Notruf an die Brandmeldezentrale 7 geschickt 8, sensiert andererseits ausschließlich der Temperatursensor 3 ein Ansteigen der Raumtemperatur, so kann eine entsprechende Meldung an die Gebäudeleitzentrale 11 ausgegeben 13 werden.

Claims (10)

1. Raumüberwachungssensor (1) mit in einem gemeinsamen Gehäuse integrierten, nach unterschiedlichen, physikalischen Prinzipien arbeitenden Rauch- (2) und Temperatursensoren (3) sowie mit einer oder mehreren Schnittstellen (8, 13) für den Anschluß an eine Brandmelde- (7) und/oder Gebäudeleitzentrale (11) zur Übertragung der Sensor-Meßsignale (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sensoren (2, 3) derart ausgelegt und der (die) betreffende(n) Meßsignalbereich(e) (4, 5, 8, 13) derart gewählt ist (sind), daß eine kontinuierliche Meßwerterfassung, -verarbeitung und -weiterleitung der überwachten Größe(n) in einem Bereich außerhalb des eigentlichen Gefahrenbereichs der überwachten Größe(n) bis in den Gefahrenbereich hinein möglich ist.
2. Raumüberwachungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereich des Temperatursensors (3) unterhalb der üblichen Raumtemperatur beginnt, bspw. bei 0°C.
3. Raumüberwachungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2,3) eine kurze Ansprechzeit aufweisen, um Anstiegszeiten der Meßwerte unverfälscht wiederzugeben.
4. Raumüberwachungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, durch weitere Sensoren, bspw. Für Feuchtigkeit und/oder Bewegung.
5. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schnittstelle (8) brandschutztechnischen Anforderungen entspricht.
6. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schnittstelle (13) den Anforderungen für Gebäudeleitinstallationsbussen entspricht.
7. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Digitalisierungsbausteine (6) zur Übertragung (8,13) der Meßwerte (4,5) als Digitalwerte.
8. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Multiplexbausteine zur Übertragung (8,13) der Meßwerte (4,5) in Multiplex-Technik.
9. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch einen oder mehrere Modulationsbausteine (10) zur Modulation einer Trägerfrequenz mit den Meßwerten (4,5).
10. Raumüberwachungssensor nach einem der vorhergehenden ansprüche gekennzeichnet durch, einen Mikroprozessor (9) zur Steuerung der Kommunikation (8,13) der Sensoren (2,3) mit der/den angeschlossenen Zentrale(n) (7,11).

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