EP1197936A2 - Gefahrenmeldeanlage - Google Patents

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EP1197936A2
EP1197936A2 EP01123041A EP01123041A EP1197936A2 EP 1197936 A2 EP1197936 A2 EP 1197936A2 EP 01123041 A EP01123041 A EP 01123041A EP 01123041 A EP01123041 A EP 01123041A EP 1197936 A2 EP1197936 A2 EP 1197936A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
detectors
test
test unit
processor
Prior art date
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EP01123041A
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English (en)
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EP1197936B2 (de
EP1197936B1 (de
EP1197936A3 (de
Inventor
Gerhard Röpke
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Job Lizenz GmbH and Co KG
Original Assignee
Job Lizenz GmbH and Co KG
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7660027&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1197936(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Job Lizenz GmbH and Co KG filed Critical Job Lizenz GmbH and Co KG
Publication of EP1197936A2 publication Critical patent/EP1197936A2/de
Publication of EP1197936A3 publication Critical patent/EP1197936A3/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP1197936B2 publication Critical patent/EP1197936B2/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/06—Monitoring of the line circuits, e.g. signalling of line faults
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B26/00—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station
    • G08B26/005—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with substations connected in series, e.g. cascade

Definitions

  • the invention relates to a hazard detection system according to the preamble of Claim 1.
  • Hazard detection systems for example fire alarm systems, usually have one Larger number of hazard detectors connected to a two-wire alarm line are connected. This can be designed as a stub or as a loop which the individual detectors communicate with a control center. Every detector points a sensor or the like which, depending on parameters of its Environment produces measured values. The measured values are sent to the Control center transmit, which usually the individual detectors cyclically queries. To assign the measured values to the individual detectors , it is necessary to assign an identifier or an address to each detector. The address is stored in the detector's non-volatile memory. in the Processor of the control center, the registration addresses are stored, so that the control center with Use a suitable program to monitor the individual detectors can.
  • the invention has for its object to provide a hazard alarm system, in which a multitude of errors can be easily identified and localized can, the effort for the test circuit and the measurement effort are minimal.
  • test circuit arrangement which is part of the headquarters and for example on a special Command of the central control processor the operational state of the network Hazard detection system checked. This is done with the help of at least one test unit, which contains its own test processor in which a test program is stored is.
  • a switch arrangement controlled by the test processor is also provided for the optional connection of the at least one test unit to the signaling line.
  • the measuring means are for checking the operational condition of the alarm system in the alarm center integrated, so that in connection with an intelligent evaluation software Installation errors can be detected quickly and effectively.
  • test circuit arrangement can be used for such errors are provided, with all test units with a test processor are connected. However, this can be provided redundantly.
  • the test circuit arrangement is a module formed, for example in the form of a plug-in card on which all components of the test circuit arrangement are arranged.
  • the test circuit arrangement has one Modem connection to check the network via a remote connection. This can take place over the telephone network, for example. With the help of such Possibility can check from a remote location, such as the Place of manufacture of the alarm system. The one in review Results obtained, in particular the errors found, can then read out and transmitted to the remote location via the remote connection. For example, before final commissioning or Acceptance of the alarm system installation errors discovered and rectified become.
  • a test unit for A constant current source sees the determination of impermissibly large cable lengths before that to the line via a modulator and a controllable switch is switched. With the help of a data word sent by the test processor via a Modulator is generated and which also contains the address of a detector a detector is controlled and a switch in it causes the wires of the line connect to.
  • the constant current source limits the current on the line a predetermined value, and a voltage measuring device can cover the whole Measure the voltage drop across the shorted section of the line.
  • the voltage drop caused by the lines depends on the difference of the measured voltage drop and the sum of the voltage drops at the Reporting of the measured section and, if applicable, a measuring resistor via which the Constant current flows to ground. If the voltage drop caused solely by the Line length is determined, is known, the resistance of the line length determine, because the cross-section of the line is known. From the on resistance determined in this way for the lines of the measured section the length of the measured section can therefore also be determined. To this The total length of a line can be determined in this way. It's on the top described way also possible the length of line sections to determine between selected detectors by in the detectors which the Limit the line section, the cross switches are closed one after the other.
  • the data word to control the individual detectors and to close the Cross switch is preferably voltage modulated according to an embodiment of the invention.
  • a logic circuit and a are usually located in the detector Demodulator, so that the selected or addressed detector determines when it a command is given to close the cross switch. It can also be a Time switching are provided, which after a predetermined time Cross switch opens again to the line length for another section between detectors.
  • Lines for the networks described often have a shield in the form a braid or a conductive foil that surrounds the wires of the lines.
  • Such a shield has a very low resistance. she lies either at ground or at a given potential. It can in particular The area of the detectors during installation happens that one wire shields touched and thereby causes a short circuit. With the help of the test unit for one Such a short-circuit can be determined by so-called shielding monitoring. On This is easily done according to the invention in that the potential of Shielding is monitored via the test processor. Deviates the potential of a predetermined value, there is a contact of a wire with the shield in front.
  • the monitoring circuits described in some cases have considerable space Dimensions. It is therefore advantageous if it is not only determined whether a There is a short circuit, but also where it is. Therefore looks an embodiment of the invention that the shield via a measuring resistor is connected to a potential source.
  • the test circuit arrangement shows as already described at the beginning, a constant voltage source. This ensures for the fact that, in the case of the short circuit described, a predetermined, limited amount Current through the line, across the short circuit and the measuring resistor flows. The entire voltage drop essentially consists of the voltage drop from the line sections and the measuring resistor together. How mentioned, the shield hardly contributes to voltage reduction and can are therefore neglected. Because the voltage drop across the measuring resistor is known is the voltage drop caused by the line calculate.
  • the Determine the resistance of the line section up to the short circuit point Because the cross section and the specific resistance of the veins is therefore known the resistance also calculate the length of the line to the short circuit. These calculations can be carried out in the test processor.
  • the length of the line from the control center to the short circuit point is already one essential statement that makes it easier to find a short circuit. Yet it is easier if it can be determined between which neighboring ones A short circuit has occurred. In the method described above, lets determine the length of the line sections between the detectors. Are therefore the individual cable lengths saved in the test processor can then be calculated between which detectors the contact between the shield and Wire or short circuit is present
  • Ring lines are often used in the hazard alarm systems described.
  • the ends of each with symmetrical circuit arrangements of a center are connected. It is therefore possible to have a ring line from both ends to operate, for example if it is interrupted in the area of the short circuit becomes.
  • a stub and the other branch line is operated from the other central section.
  • the detectors in series with on the wire Horizontal isolating switches have to disconnect the cable on both sides a short circuit. In normal operation, the disconnectors are closed however opened on command from the control center. Since the headquarters "knows" between Which detectors are short-circuited can those adjacent to the short-circuit Detectors are controlled to open the disconnector.
  • FIG. 1 shows a test circuit arrangement which is arranged within a box 10 shown in broken lines.
  • the test circuit arrangement 10 is part of a control center (not shown further) of a hazard alarm system which has a ring line.
  • Fig. 1 only the line A of the ring line is shown.
  • Line A consists of wires 12 and 14, and in the course of line A a series of detectors M to M n is connected.
  • the detectors M1, M2 and M n are shown. Part of the circuitry of the detectors M is shown in FIG. 2.
  • a cross switch T3 can be seen, which connects the wires 12, 14 in the closed state.
  • the voltage supply U STAB with a capacitor C and a diode D can also be seen.
  • the signaling circuit is also supplied with voltage when the voltage on line A drops briefly or approaches zero.
  • the detector M also has a modulator / demodulator 16, which converts a voltage pulse on the line line into logic signals for a logic circuit 18.
  • Logic circuit 18 includes an address memory and multiple input / output lines. It receives a serial data signal (e.g. an address or a command) and executes a command if a received address matches the address stored in the logic circuit 18. This can e.g. B. be the case to operate the cross switch T3 and thus short-circuit the wires 12, 14.
  • Each detector M has 14 disconnectors on both sides of the cross switch T3 in the wire T1, T2, which are normally closed during the operation of the detectors.
  • the wires 12, 14 are connected to one another via Zener diodes, which are not specified in any more detail connected so that if the polarity of the detectors is reversed during installation Short circuit arises, which in turn is determined by a short circuit test circuit can be, which will be discussed further below.
  • the test circuit arrangement 10 has a first test processor 20 and one second test processor 22 (CPU1 or CPU2).
  • the test processor 20 is via a Interface 24 (COM1) with the central processor, not shown, of the central office for the hazard alarm system in connection.
  • the test processor 22 is redundant intended.
  • a constant voltage source 26 (I KA ) is connected to the core 12 via a modulator 28 (MA) and a switch 30 (S 1A ).
  • the constant voltage source 26 is connected to a voltage supply 32 (U STABA ).
  • the test processor 20 controls the modulator 28 and the switch 30 to e.g. B. to put a voltage modulated data word on the line when the switch 30 is closed.
  • Another switch 33 which is also controlled by the test processor 20 (S 2A ), connects the wire 12 to ground when it is closed.
  • a voltage measuring device 36 (A / D1 A ) is connected to the wire 12 and its output is connected to the test processor 20. The same applies to a voltage measuring device 38 (A / D2 A ) which is connected to the wire 14.
  • the cores 12, 14 are surrounded by a shield 40, which is indicated by dashed lines in FIG. 1.
  • the shield 40 is connected to a shield test unit 42, the output of which is connected to the test processor 20. It contains a test resistor 44 (R A ), which is connected to the shield 40 and with the other terminal to the potential U S.
  • R A test resistor
  • the shield is connected to the positive input of an operational amplifier 46, the output of which is connected to the test processor 20.
  • the wire 14 is connected to ground via a measuring resistor 46a (R MA ), the same pole of the resistor 46a, which is connected to the wire 14, being connected to the positive input of an operational amplifier 48, the output of which is connected to the test processor 20.
  • R MA measuring resistor 46a
  • z. B the line length of the Determine line A or the wires 12, 14 and also the line lengths between desired detectors M, z. B. between neighboring detectors M.
  • z. B the line length of the Determine line A or the wires 12, 14 and also the line lengths between desired detectors M, z. B. between neighboring detectors M.
  • Equation 2 is calculated in the test processor 20 and the result R L (M n ) is stored. This value includes the line resistance between the connection of line A and the detector M n .
  • the switch T3 in the detector M n is opened again. This is done with the aid of a suitable time circuit, which is accommodated in the detector, for example in the logic module 18. The line voltage goes back to operating potential.
  • the measured values for the line sections and the entire line can be stored in the test processor 20.
  • a short circuit between the shield 40 and one of the wires are determined as well as the location of the Short circuit.
  • the shield 40 consists of a wire mesh or one Foil and is low-resistance and is neglected in the following calculations. Again, a normal operating state is assumed, i. H. Switch 30 is closed and switch 33 is open. Now the short circuit K1 detected and the short-circuit location can be determined.
  • this line length can also be related to the determined lengths of the line sections between the detectors M1 ... M n . It is therefore easy to determine between which detectors the short circuit lies, ie here between detectors M1 and M2.

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Abstract

Gefahrenmeldeanlage mit einer Vielzahl von Meldern (M1 bis Mn) und ggf. anderen Linienelementen, die auf mindestens ein Gefahrenkriterium ansprechen und an eine zweiadrige Leitung (Linie A) angeschlossen sind, einer mit der Leitung (Linie A) verbundenen Zentrale, die eine Spannungsversorgung und einen zentralen Prozessor aufweist, in dem die Adressen der Melder gespeichert sind zur individuellen Ansteuerung und Abfrage der Melder sowie ein Programm zur Überwachung des Zustandes der Melder, wobei in der Zentrale eine Prüfschaltungsanordnung angeordnet ist zur Überprüfung des betriebsfähigen Zustands des aus Leitung und Melder bzw. Linienelementen gebildeten Netzes mit Hilfe einer Prüfeinheit, wobei die Prüfschaltungsanordnung einen Prüfprozessor enthält, der seinerseits eine Auswertungs-Software aufweist und eine vom Prüfprozessor gesteuerte Schalteranordnung vorgesehen ist zum wahlweisen Verbinden der mindestens eine Prüfeinheit mit der Leitung (Linie A). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gefahrenmeldeanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Gefahrenmeldeanlagen, zum Beispiel Brandmeldeanlagen, weisen in der Regel eine größere Anzahl von Gefahrenmeldern auf, die an eine zweiadrige Meldeleitung angeschlossen sind. Diese kann als Stich- oder als Ringleitung konzipiert sein, über die die einzelnen Melder mit einer Zentrale kommunizieren. Jeder Melder weist einen Sensor oder dergleichen auf, der in Abhängigkeit von Parametern seiner Umgebung Meßwerte produziert. Die Meßwerte werden über die Leitung an die Zentrale übertragen, wobei diese üblicherweise die einzelnen Melder zyklisch abfragt. Um eine Zuordnung der Meßwerte zu den einzelnen Meldern vornehmen zu können, ist es notwendig, jedem Melder eine Kennung oder eine Adresse zuzuordnen. Die Adresse ist in einem nicht flüchtigen Speicher des Melders abgelegt. Im Prozessor der Zentrale sind die Meldeadressen gespeichert, so dass die Zentrale mit Hilfe eines geeigneten Programms eine Überwachung der individuellen Melder vornehmen kann.
Die Installation und Inbetriebnahme einer derartigen Gefahrenmeldeanlage ist mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden. Häufig werden die Installationsarbeiten Unternehmen übertragen, die für derartige Anlagen nicht als Fachfirmen bezeichnet werden können. Die Inbetriebnahme einer derartigen Meldeanlage erfolgt jedoch in der Regel durch speziell geschultes Personal.
Aus den erwähnten Gründen ergibt sich die Notwendigkeit, Fehler und Störungen, welche sich durch fehlerhafte Installation einstellen, möglichst kurz vor der Inbetriebnahme, jedoch spätestens bei der Inbetriebnahme aufzudecken und zu identifizieren.
Es ist bekannt, separate Prüfschaltungsanordnungen vorzusehen, die an die Meldeleitung angeschlossen wird, zum Beispiel zur Überprüfung von Kurzschlußfehlern oder der Verpolung von Leitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gefahrenmeldeanlage zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine Vielzahl von Fehlern erkannt und lokalisiert werden kann, wobei der Aufwand für die Prüfschaltung und der Meßaufwand minimal sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Gefahrenmeldeanlage ist eine Prüfschaltungsanordnung vorgesehen, die Bestandteil der Zentrale ist und zum Beispiel auf einen speziellen Befehl des zentralen Steuerprozessors den betriebsfähigen Zustand des Netzes der Gefahrenmeldeanlage überprüft. Dies geschieht mit Hilfe mindestens einer Prüfeinheit, die einen eigenen Prüfprozessor enthält, in dem ein Prüfprogramm gespeichert ist. Außerdem ist eine vom Prüfprozessor gesteuerte Schalteranordnung vorgesehen zur wahlweisen Verbindung der mindestens einen Prüfeinheit mit der Meldeleitung.
Bei der erfindungsgemäßen Gefahrenmeldeanlage sind die Meßmittel zur Überprüfung des betriebsfähigen Zustands der Gefahrenmeldeanlage in die Meldezentrale integriert, so daß in Verbindung mit einer intelligenten Auswertungs-Software Installationsfehler schnell und wirksam erkannt werden können.
Häufig vorkommende Fehler bei Gefahrenmeldeanlagen sind Verpolungen der Adern, Überschreitung zulässiger Leitungslängen, Kurzschlüsse bzw. Berührung von Adern oder Abschirmungen sowie Vertauschung von Detektortypen und Abweichung vom Installationsplan sowie Änderungen von Übergangswiderständen.
Für derartige Fehler kann jeweils eine besondere Prüfeinheit in der Prüfungsschaltungsanordnung vorgesehen werden, wobei sämtliche Prüfeinheiten mit einem Prüfprozessor verbunden sind. Dieser kann jedoch redundant vorgesehen werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Prüfschaltungsanordnung als Modul ausgebildet, etwa in Form einer Steckkarte, auf der alle Bauelemente der Prüfschaltungsanordnung angeordnet sind.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Prüfschaltungsanordnung einen Modemanschluß auf zur Überprüfung des Netzes über eine Fernverbindung. Diese kann zum Beispiel über das Telefonnetz stattfinden. Mit Hilfe einer derartigen Möglichkeit kann die Überprüfung von einem entfernten Ort, beispielsweise dem Herstellort der Gefahrenmeldeanlage, in Gang gesetzt werden. Die bei der Überprüfung erhaltenen Ergebnisse, insbesondere die aufgefundenen Fehler, können dann ausgelesen und über die Fernverbindung an den entfernten Ort übertragen werden. So können dann beispielsweise schon vor der endgültigen Inbetriebnahme bzw. Abnahme der Gefahrenmeldeanlage Installationsfehler aufgedeckt und behoben werden.
Es kommt häufiger vor, dass bei der Installation einer Gefahrenmeldeanlage zu große Leitungslängen verwendet werden. Dies kann zur Folge haben, dass die Übertragung von Signalen auf der Leitung dadurch geschwächt oder gestört wird, so dass ein ordnungsgemäßer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist. Eine Prüfeinheit zur Feststellung von unzulässig großen Leitungslängen sieht eine Konstantstromquelle vor, die über einen Modulator und einen steuerbaren Schalter an die Leitung geschaltet wird. Mit Hilfe eines Datenworts, das vom Prüfprozessor über einen Modulator erzeugt wird und das außerdem die Adresse eines Melders enthält, kann ein Melder angesteuert und ein Schalter darin veranlaßt werden, die Adern der Leitung zu verbinden. Die Konstantstromquelle begrenzt den Strom auf der Leitung auf einen vorgegebenen Wert, und eine Spannungsmeßvorrichtung kann den gesamten Spannungsabfall über den kurzgeschlossenen Abschnitt der Leitung messen. Da die Spannungsabfälle von den in dem Abschnitt liegenden Meldern bekannt sind, ergibt sich der Spannungsabfall, der durch die Leitungen veranlaßt wird, aus der Differenz des gemessenen Spannungsabfalls und der Summe der Spannungsabfälle an den Meldern des gemessenen Abschnitts und ggf. eines Meßwiderstands, über den der Konstantstrom nach Masse fließt. Wenn der Spannungsabfall, der allein durch die Leitungslänge bestimmt wird, bekannt ist, läßt sich auch der Widerstand der Leitungslänge ermitteln, denn der Querschnitt der Leitung ist bekannt. Aus dem auf diese Weise ermittelten Widerstand für die Leitungen des gemessenen Abschnitts läßt sich mithin auch die Länge des gemessenen Abschnitts ermitteln. Auf diese Weise kann die Gesamtlänge einer Leitung ermittelt werden. Es ist auf die oben beschriebene Art und Weise auch möglich, die Länge von Leitungsabschnitten zwischen ausgewählten Meldern zu ermitteln, indem in den Meldern, welche den Leitungsabschnitt begrenzen, nacheinander die Querschalter geschlossen werden.
Das Datenwort zur Ansteuerung der individuellen Melder und zum Schließen der Querschalter ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise spannungsmoduliert. Im Melder befindet sich üblicherweise eine Logikschaltung sowie ein Demodulator, so daß der angewählte bzw. adressierte Melder feststellt, wann ihm ein Befehl erteilt wird zum Schließen des Querschalters. Es kann außerdem eine Zeitschaltung vorgesehen werden, welche nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit den Querschalter wieder öffnet, um die Leitungslänge für einen anderen Abschnitt zwischen Meldern errichtet werden kann.
Leitungen für die beschriebenen Netze weisen häufig eine Abschirmung auf in Form eines Geflechts oder einer leitenden Folie, welche die Adern der Leitungen umgibt.
Eine derartige Abschirmung weist einen sehr geringen Widerstand auf. Sie liegt entweder an Masse oder an einem vorgegebenen Potential. Es kann insbesondere im Bereich der Melder bei der Installation geschehen, daß eine Ader die Abschirmung berührt und dadurch einen Kurzschluß hervorruft. Mit Hilfe der Prüfeinheit für eine sog. Abschirmungsüberwachung läßt sich ein derartiger Kurzschluß ermitteln. Auf einfache Weise geschieht dies nach der Erfindung dadurch, daß das Potential der Abschirmung über den Prüfprozessor überwacht wird. Weicht das Potential von einem vorgegebenen Wert ab, liegt eine Berührung einer Ader mit der Abschirmung vor.
Die beschriebenen Überwachungsschaltungen haben räumlich zum Teil erhebliche Abmessungen. Es ist daher von Vorteil, wenn nicht nur festgestellt wird, ob ein Kurzschluß vorliegt, sondern auch, an welcher Stelle er sich befindet. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Abschirmung über einen Meßwiderstand mit einer Potentialquelle verbunden ist. Die Prüfschaltungsanordnung weist, wie eingangs schon beschrieben, eine Konstantspannungsquelle auf. Diese sorgt dafür, daß im Fall des beschriebenen Kurzschlusses ein in der Höhe begrenzter vorgegebener Strom durch die Leitung, über die Kurzschlußstelle und den Meßwiderstand fließt. Der gesamte Spannungsabfall setzt sich im wesentlichen aus dem Spannungsabfall aus den Leitungsabschnitten und am Meßwiderstand zusammen. Wie erwähnt, trägt die Abschirmung kaum zu einer Spannungsreduzierung bei und kann mithin vernachlässigt werden. Da der Spannungsabfall am Meßwiderstand bekannt ist, läßt sich auf diese Weise der durch die Leitung verursachte Spannungsabfall errechnen. Aus dem Strom und dem Leitungsspannungsabfall läßt sich auch der Widerstand des Leitungsstücks bis zur Kurzschlußstelle ermitteln. Da der Querschnitt und der spezifische Widerstand der Adern bekannt sind, läßt sich mithin aus dem Widerstand auch die Länge der Leitung bis zur Kurzschlußstelle errechnen. Diese Rechenvorgänge können im Prüfprozessor vorgenommen werden.
Die Länge der Leitung von der Zentrale bis zur Kurzschlußstelle ist bereits eine wesentliche Aussage, welche das Auffinden einer Kurzschlußstelle erleichtert. Noch einfacher ist es, wenn festgestellt werden kann, zwischen welchen benachbarten Meldern ein Kurzschluß aufgetreten ist. Bei dem oben beschriebenen Verfahren läßt sich die Länge der Leitungsabschnitte zwischen den Meldern bestimmen. Sind daher die einzelnen Leitungslängen im Prüfprozessor gespeichert, kann dann ausgerechnet werden, zwischen welchen Meldern die Berührung zwischen Abschirmung und Ader bzw. des Kurzschlusses vorliegt
Bei den beschriebenen Gefahrenmeldeanlagen werden häufig Ringleitungen verwendet, deren Enden jeweils mit symmetrischen Schaltungsanordnungen einer Zentrale verbunden sind. Es ist daher möglich, eine Ringleitung von beiden Enden her zu betreiben, beispielsweise wenn sie im Bereich des Kurzschlusses unterbrochen wird. In diesem Fall kann z. B. von dem einen Zentralabschnitt eine Stichleitung und von dem anderen zentralen Abschnitt die andere Stichleitung betrieben werden. Damit bestimmte Melder aus der Meldeanlage herausgenommen werden können, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Melder in Reihe mit an der Ader liegende Trennschalter aufweisen zur Auftrennung der Leitung auf beiden Seiten einer Kurzschlußstelle. Im Normalbetrieb sind die Trennschalter geschlossen, werden jedoch auf Befehl von der Zentrale geöffnet. Da die Zentrale "weiß", zwischen welchen Meldern sich ein Kurzschluß befindet, können die dem Kurzschluß benachbarten Melder angesteuert werden zwecks Öffnens der Trennschalter.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Schaltungsanordnungen beschrieben.
Fig. 1
zeigt schematisch eine Prüfschaltungsanordnung nach der Erfindung für eine Gefahrenmeldeanlage.
Fig. 2
zeigt schematisch einen Melder der Gefahrenmeldeanlage nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Prüfschaltungsanordnung dargestellt, die innerhalb eines gestrichelt dargestellten Kastens 10 angeordnet ist. Die Prüfschaltungsanordnung 10 ist Bestandteile einer nicht weiter dargestellten Zentrale einer Gefahrenmeldeanlage, die eine Ringleitung aufweist. In Fig. 1 ist nur die Linie A der Ringleitung dargestellt. Das andere Ende, das ebenfalls mit der Zentrale und mit einer zur Prüfschaltungsanordnung 10 symmetrischen Schaltungsanordnung verbunden ist, ist aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt. Die Linie A besteht aus den Adern 12 und 14, und im Zuge der Linie A ist eine Reihe von Meldern M bis Mn geschaltet. In Fig. 1 sind die Melder M1, M2 und Mn dargestellt. Ein Teil der Schaltung der Melder M ist in Fig. 2 wiedergegeben. Man erkennt einen Querschalter T3, der im geschlossenen Zustand die Adern 12, 14 verbindet. Man erkennt ferner die Spannungsversorgung USTAB mit einem Kondensator C und einer Diode D. Dadurch wird die Meldeschaltung auch dann mit Spannung versorgt, wenn die Spannung der Linie A kurzzeitig absinkt oder gegen Null geht. Der Melder M weist ferner einen Modulator/Demodulator 16 auf, der einen Spannungsimpuls auf der Linienleitung in Logiksignale für eine Logikschaltung 18 umwandelt. Die Logikschaltung 18 beinhaltet einen Adreßspeicher und mehrere Ein/Ausgabeleitungen. Sie empfängt ein serielles Datensignal (z. B. eine Adresse oder einen Befehl) und führt einen Befehl aus, wenn eine empfangene Adresse mit der in der Logikschaltung 18 abgespeicherten Adresse übereinstimmt. Dies kann z. B. der Fall sein, um den Querschalter T3 zu betätigen und damit die Adern 12, 14 kurzzuschließen.
Jeder Melder M weist auf beiden Seiten des Querschalters T3 in der Ader 14 Trennschalter T1, T2 auf, die normalerweise im Betrieb der Melder geschlossen sind. Außerdem sind die Adern 12, 14 über nicht näher bezeichnete Zenerdioden miteinander verbunden, so daß bei einer Verpolung der Melder bei der Installation ein Kurzschluß entsteht, der wiederum durch eine Kurzschlußprüfschaltung ermittelt werden kann, worauf weiter unten noch eingegangen wird.
Die Prüfschaltungsanordnung 10 weist einen ersten Prüfprozessor 20 auf und einen zweiten Prüfprozessor 22 (CPU1 bzw. CPU2). Der Prüfprozessor 20 ist über eine Schnittstelle 24 (COM1) mit dem nicht dargestellten zentralen Prozessor der Zentrale für die Gefahrenmeldeanlage in Verbindung. Der Prüfprozessor 22 ist redundant vorgesehen.
Eine Konstantspannungsquelle 26 (IKA) ist über einen Modulator 28 (MA) und einen Schalter 30 (S1A) mit der Ader 12 verbunden. Die Konstantspannungsquelle 26 ist mit einer Spannungsversorgung 32 verbunden (USTABA). Der Prüfprozessor 20 steuert den Modulator 28 und den Schalter 30, um z. B. ein spannungsmoduliertes Datenwort auf die Leitung zu geben, wenn der Schalter 30 geschlossen ist. Ein weiterer Schalter 33, der ebenfalls vom Prüfprozessor 20 gesteuert wird (S2A), verbindet die Ader 12 mit Masse, wenn er geschlossen ist.
Eine Spannungsmeßvorrichtung 36 (A/D1A) ist mit der Ader 12 verbunden, und ihr Ausgang ist mit dem Prüfprozessor 20 verbunden. Das gleiche trifft zu für eine Spannungsmeßvorrichtung 38 (A/D2A), die mit der Ader 14 verbunden ist.
Die Adern 12, 14 sind mit einer Abschirmung 40 umgeben, die in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Die Abschirmung 40 ist mit einer Abschirmungsprüfeinheit 42 verbunden, deren Ausgang mit dem Prüfprozessor 20 verbunden ist. Sie enthält einen Prüfwiderstand 44 (RA), der an die Abschirmung 40 angeschlossen ist und mit der anderen Klemme an das Potential US. Außerdem ist die Abschirmung mit dem Pluseingang eines Operationsverstärkers 46 verbunden, dessen Ausgang mit dem Prüfprozessor 20 verbunden ist.
Die Ader 14 ist über einen Meßwiderstand 46a mit Masse verbunden (RMA), wobei derselbe Pol des Widerstands 46a, der mit der Ader 14 verbunden ist, mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers 48 verbunden ist, dessen Ausgang auf den Prüfprozessor 20 geschaltet ist.
Mit Hilfe der gezeigten Schaltungsanordnung läßt sich z. B. die Leitungslänge der Linie A ermitteln bzw. der Adern 12, 14 und auch die Leitungslängen zwischen gewünschten Meldern M, z. B. zwischen benachbarten Meldern M. Hierzu nachfolgend die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Es soll z. B. die Leitungslänge zwischen den Meldern M2 und Mn vermessen werden. Es wird dabei von einem normalen Betriebszustand ausgegangen, bei dem der Schalter 30 geschlossen ist und der Schalter 33 geöffnet. Die Schalter T1 und T2 in den Meldern M1 ... Mn sind geschlossen. Der Schalter T3 in den Meldern M1 ... Mn sind geöffnet. Damit ist die Leitung Linie A unter Spannung gesetzt (Betriebsspannung). Durch Ansteuerung des Modulators MA wird ein spannungsmoduliertes Signal auf der Leitung, z. B. einer Ringleitung, gesendet. Das Datenwort beinhaltet die Adresse des Melders bzw. seine Kommunikationsadresse und einen Befehl zum Schließen des Schalters T3, etwa von Mn. Nachdem Mn den Befehl empfangen hat, wird sein Schalter T3 geschlossen. Es fließt nunmehr ein Konstantstrom IA, verursacht durch die Konstantstromquelle 26. Der Strom fließt über die Schalter T3 und T1 von Mn, sowie über den Widerstand RMA. Mit Hilfe der Spannungsmeßvorrichtung 36 wird der Spannungsabfall am Anschluß plus Linie A gemessen und dem Prüfprozessor 20 zugeführt. Der gemessene Spannungsabfall setzt sich wie folgt zusammen:
  • 1. URMA = IIKA x RMA
  • 2. UTX = IKA x (MN x 2 x RTX)
  • 3. URL = IKA x RL
  • 4. ULT = URMA + URL + UTX
    • wobei
    URMA
    der Spannungsabfall über Widerstand RMA,
    UTX
    der Spannungsabfall über T1, T2 eines jeden Melders vor Mn,
    ULT
    der Spannungsabfall am Linienanschluß A,
    RTX
    der Gesamtwiderstand aller Schalter T1, T2 der Melder M1 bis Mn und
    RMA
    der Meßwiderstand vor dem Anschluß Minuslinie A ist.
    Nach Umstellung der Gleichung 4. ergibt sich: URL = ULT - URMA - UTX RL(Mn) = ULT - URMA - UTX (Mn) IKA
    Die Gleichung 2 wird im Prüfprozessor 20 berechnet und das Ergebnis RL(Mn) abgespeichert. Dieser Wert beinhaltet den Leitungswiderstand zwischen dem Anschluß der Linie A und dem Melder Mn.
    Nach einer gewissen Zeit tM wird im Melder Mn der Schalter T3 wieder geöffnet. Dies geschieht mit Hilfe einer geeigneten Zeitschaltung, die im Melder, beispielsweise im Logikbaustein 18, untergebracht ist. Die Linienspannung geht wieder auf Betriebspotential.
    Anschließend werden die obigen Schritte für den Melder M2 durchgeführt. Das Ergebnis RL(M2) wird ebenfalls in dem Speicher von dem Prüfprozessor 20 abgelegt. Nunmehr wird die Differenz zwischen beiden Messungen gebildet: Δ RL = RL (Mn) - RL (Mn)
    Bei einem gegebenen Leiterdurchmesser (Querschnitt) kann die Leitungslänge zwischen Melder M2 und Mn bestimmt werden: 1G = A x RL ρ wobei A der Querschnitt der Leitung und ρ der spezifische Widerstand ist. Die einfache Länge einer Ader bzw. eines Aderabschnittes ergibt sich aus 1= 1G 2
    Das gleiche Verfahren kann dazu angewendet werden, um die gesamte Länge der Leitung zu bestimmen. Ist z. B. eine Ringleitung vorgesehen, wird am anderen Ende der Schalter geschlossen, der dem Schalter 33 nach Fig. 1 entspricht. Dadurch fließt ein Konstantstrom über die Ader 12 zu Masse. Über die Spannungsmeßvorrichtung 36 wird nun die Spannung am Anschluß der Ader 12 gemessen. Die gemessene Spannung kann direkt in die Länge der Leitung umgerechnet werden: RL = ULT IK 1= A x RL ρ
    Die gemessenen Werte für die Leitungsabschnitte und die gesamte Leitung können im Prüfprozessor 20 abgespeichert werden.
    Mit Hilfe der gezeigten Schaltungsanordnung kann auch ein Kurzschluß zwischen der Abschirmung 40 und einer der Adern festgestellt werden sowie auch der Ort des Kurzschlusses.
    Wie schon erwähnt, besteht die Abschirmung 40 aus einem Drahtgeflecht oder einer Folie und ist niederohmig und wird bei den nachfolgenden Berechnungen vernachlässigt. Ausgegangen wird wiederum von einem Normalbetriebszustand, d. h. Schalter 30 ist geschlossen und Schalter 33 geöffnet. Es soll nun der Kurzschluß K1 detektiert und der Kurzschlußort bestimmt werden.
    Es fließt der Strom IA der Konstantstromquelle 26. Er fließt, wenn der Kurzschluß K1 besteht, auch über die Abschirmung 40 und den Widerstand 44 zum Potential Us der Schirmüberwachung 42. Mit Hilfe der Spannungsmeßvorrichtung 36 kann die Spannung, die sich einstellt, gemessen werden. Der Spannungsabfall am Widerstand 44 ist bekannt. Mithin kann hieraus der Spannungsabfall berechnet werden, der durch die Leitung bis zur Kurzschlußstelle K1 hervorgerufen wird, d.h. durch die Ader 12. Dieser Spannungsabfall ULA und der Strom IA erlauben die Berechnung des Widerstands Aderabschnitts, der mit RLK bezeichnet ist. Die Leitungslänge bis zur Kurzschlußstelle ist mithin 1= A x RLK ρ wobei
    A
    der Querschnitt der Ader,
    RLK
    der gemessene Widerstandswert und
    ρ
    der spezifische Widerstand ist.
    Auf diese Weise kann ermittelt werden, in welcher Leitungsentfernung der Kurzschluß aufgetreten ist. Da diese Leitungsentfernung noch wenig aussagt über den tatsächlichen Ort des Kurzschlusses, kann diese Leitungslänge auch in Beziehung gesetzt werden zu den ermittelten Längen der Leitungsabschnitte zwischen den Meldern M1 ... Mn. Daher läßt sich ohne weiteres ermitteln, zwischen welchen Meldern der Kurzschluß liegt, also hier zwischen den Meldern M1 und M2.
    Auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, kann auch festgestellt werden, ob eine Verpolung vorliegt. Bei einer Verpolung fließt der Konstantstrom IA über die nicht gezeichnete Zenerdiode und führt mithin einen durch die Konstantstromquelle 26 begrenzten Kurzschlußstrom herbei. Durch Messung der Leitungslänge läßt sich mithin feststellen, an welcher Stelle sich der Kurzschluß befindet. Da sich in diesem Fall auch der Spannungsabfall am Meßwiderstand 46a ändert, kann durch den Block DA ermittelt werden, ob ein Kurzschluß vorliegt oder die Leitung ungestört ist, was dann zu einer entsprechenden Meldung an den Prüfprozessor 20 führt.

    Claims (19)

    1. Gefahrenmeldeanlage mit
      einer Vielzahl von Meldern (M1 bis Mn) und ggf. anderen Linienelementen, die auf mindestens ein Gefahrenkriterium ansprechen und an eine zweiadrige Leitung (Linie A) angeschlossen sind,
      einer mit der Leitung (Linie A) verbundenen Zentrale, die eine Spannungsversorgung und einen zentralen Prozessor aufweist, in dem die Adressen der Melder (M1 bis Mn) gespeichert sind zur individuellen Ansteuerung und Abfrage der Melder (M1 bis Mn) sowie ein Programm zur Überwachung des Zustandes der Melder (M1 bis Mn),
      dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale eine Prüfschaltungsanordnung (10) angeordnet ist zur Überprüfung des betriebsfähigen Zustands des aus Leitung (Linie A) und Melder (M1 bis Mn) bzw. Linienelementen gebildeten Netzes mit Hilfe einer Prüfeinheit, wobei die Prüfschaltungsanordnung (10) einen Prüfprozessor (20, 22) enthält, der seinerseits eine Auswertungs-Software aufweist und eine vom Prüfprozessor (20, 22) gesteuerte Schalteranordnung (30, 33) vorgesehen ist zum wahlweisen Verbinden der mindestens eine Prüfeinheit mit der Leitung (Linie A).
    2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltungsanordnung (10) als Modul ausgebildet ist, etwa in Form einer Steckkarte.
    3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltungsanordnung (10) einen Modemanschluß aufweist zur Überprüfung des Netzes über eine Fernverbindung.
    4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Prüfeinheit zur Prüfung der Verpolung der Melder (M1 bis Mn) bzw. der Linienelemente.
    5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Prüfeinheit zur Überprüfung der Leitungslängen.
    6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Prüfeinheit zur Überprüfung von Kurzschlüssen in der Leitung und/oder einer Berührung von Adern (12, 14) der Leitung (Linie A) bzw. der Abschirmung (40) der Leitung mit einer Ader (12, 14).
    7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Prüfeinheit zur Überprüfung der installierten Netzes mit einem vorgegebenen Installationsplan.
    8. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinheit eine Konstantstromquelle (26) aufweist, die über einen Modulator (28) und einen steuerbaren Schalter (30) an die Leitung (Linie A) anschaltbar ist, wobei mit Hilfe des Prüfprozessors (20, 22) und des Modulator (28) ein Datenwort erzeugt wird, das die Adresse eines Melders (M1 bis Mn) und ein Steuersignal für einen die Adern (12, 14) verbindenden Querschalter (T3) enthält und ferner eine mit der Leitung (Linie A) verbundene Spannungsmeßvorrichtung (36) vorgesehen ist, die mit dem Prüfprozessor (20, 22) verbunden ist.
    9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenwort durch Spannungsmodulation im Modulator (28) gebildet ist.
    10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltung vorgesehen ist, welche ein Öffnen des Schalters (T3) veranlaßt.
    11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweiter Schalter (33) vorgesehen ist, der eine Ader (14) der Leitung (Linie A) mit Masse verbindet zur Erzeugung eines in der Leitung Linie (A) fließenden Konstantstroms.
    12. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschirmungsprüfeinheit (42) das Potential der Abschirmung (40) mittels des Prüfprozessors (20, 22) überwacht und ein Signal erzeugt, wenn das Potential von einem vorgegebenen Wert abweicht.
    13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Abschirmung (40) ein Meßwiderstand (44) verbunden ist, dessen Spannungsabfall auf den Prüfprozessor (20, 22) gegeben wird und aus dem Spannungswert am Anschluß der Leitung (Linie A) und dem gespeicherten Spannungsabfall des Meßwiderstands (URA) und dem Konstantstrom (IA) der Leitungswiderstand bis zur Kurzschlußstelle ermittelt und aus dem Widerstand die Leitungslänge bis zur Kurzschlußstelle.
    14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Melder (M1 bis Mn) in Reihe mit einer Ader (14) liegende Trennschalter (T1, T2) aufweisen zur Auftrennung der Leitung (Linie A) auf beiden Seiten einer Kurzschlußstelle (K1).
    15. Verfahren zur Messung des Widerstands von Leitungsabschnitten oder Leitungslängen in Gefahrenmeldeanlagen mit den folgenden Merkmalen:
      eine Vielzahl von Meldern (M1 bis Mn) und ggf. anderen Linienelementen, die auf mindestens ein Gefahrenkriterium ansprechen und an eine zweiadrige Leitung (Linie A) angeschlossen sind
      eine mit der Leitung (Linie A) verbundene Zentrale, die eine Spannungsversorgung und einen zentralen Prozessor aufweist, in dem die Adressen der Melder (M1 bis Mn) gespeichert sind zur individuellen Ansteuerung und zur Abfrage der Melder (M1 bis Mn) sowie ein Programm zur Überwachung des Zustands der Melder (M1 bis Mn)
      gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
      eine Prüfeinheit (10) wird mit der Leitung (12, 14) verbunden
      ein Prüfprozessor (20, 22) der Prüfeinheit (10), in dem die Adressen der Melder (M1 bis Mn) gespeichert werden, gibt an einen vorgegebenen Melder (Mn) über seine Adresse einen Befehl zum Schließen eines die Adern der Leitung (12, 14) verbindenden Querschalters (T3) im Melder (Mn)
      eine Konstantstromquelle (IKA) der Prüfeinheit (10) erzeugt einen Konstantstrom (IA) auf der Leitung (12, 14)
      eine Spannungsmeßvorrichtung (36) mißt den Spannungsabfall am Anschluß der Leitung (12, 14) und gibt dem Meßwert auf den Prüfprozessor (20, 22)
      der Prüfprozessor (20, 22) errechnet den Widerstand der Summe der Leitungsabschnitte zwischen dem Anschluß der Leitung (12, 14) und dem Melder (Mn) unter Subtraktion der Widerstände der Melder (M1 bis Mn-1) und ggf. eines Begrenzungswiderstands (RMA).
    16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand bzw. die Leitungslänge zwischen benachbarten Meldern (Mn, M2) berechnet wird, indem die Schritte nach Anspruch 15 für den benachbarten Melder (M2) wiederholt werden und der kleinere Widerstandswert vom größeren subtrahiert wird.
    17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltung in den Meldern den Querschalter (T3) nach einer vorgegebenen Zeit öffnet, wenn er vorher geschlossen wurde.
    18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände bzw. die Leitungslänge der einzelnen Leitungsabschnitte zwischen den Meldern (M1 bis Mn) und die vorgegebenen Widerstandswerte der einzelnen Melder (M1 bis Mn) im Prüfprozessor (20, 22) gespeichert werden und bei einer späteren Messung im Betrieb die gemessenen Widerstände für die Melder mit den gespeicherten Widerstandswerten für die Melder verglichen werden.
    19. Verfahren zur Bestimmung eines Kurzschlusses zwischen der Leitung einer Gefahrenmeldeanlage und einer Abschirmung für die Leitung, wobei die Gefahrenmeldeanlage umfaßt:
      eine Vielzahl von Meldern (M1 bis Mn) und ggf. anderen Linienelementen, die auf mindestens ein Gefahrenkriterium ansprechen und an eine zweiadrige Leitung (Linie A) angeschlossen sind
      eine mit der Leitung (Linie A) verbundene Zentrale, die eine Spannungsversorgung und einen zentralen Prozessor aufweist, in dem die Adressen der Melder (M1 bis Mn) gespeichert sind zur individuellen Ansteuerung und zur Abfrage der Melder (M1 bis Mn) sowie ein Programm zur Überwachung des Zustands der Melder (M1 bis Mn)
      gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
      die Abschirmung (40) wird über einen Widerstand (RA) der Prüfeinheit (10) mit Masse verbunden
      eine Konstantstromquelle (IKA) der Prüfeinheit (10) erzeugt auf der Leitung (12, 14) einen Konstantstrom (IA)
      eine Spannungsmeßvorrichtung (36) mißt den Spannungsabfall am Anschluß der Leitung (12, 14) und gibt den Meßwert auf den Prüfprozessor (20, 22)
      der Prüfprozessor (20, 22) errechnet den Widerstand der kurzgeschlossenen Leitung bis zur Kurzschlußstelle (K1) und errechnet aus den Parametern der Leitung (12, 14) die Leitungslänge bis zur Kurzschlußstelle (K1).
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