WO2013041483A2 - Brandmelder mit sensorfeld - Google Patents

Brandmelder mit sensorfeld Download PDF

Info

Publication number
WO2013041483A2
WO2013041483A2 PCT/EP2012/068242 EP2012068242W WO2013041483A2 WO 2013041483 A2 WO2013041483 A2 WO 2013041483A2 EP 2012068242 W EP2012068242 W EP 2012068242W WO 2013041483 A2 WO2013041483 A2 WO 2013041483A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire
sensor
fire detector
measured value
field
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/068242
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013041483A3 (de
Inventor
Thomas Hanses
Ralph Bergmann
Joerg Tuermer
Kathrin Reinhold
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP12759155.0A priority Critical patent/EP2758948B1/de
Publication of WO2013041483A2 publication Critical patent/WO2013041483A2/de
Publication of WO2013041483A3 publication Critical patent/WO2013041483A3/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke

Definitions

  • the invention relates to a fire detector for a fire alarm system for
  • Wavelength range and output of sensor signals and with an evaluation device for determining a fire condition by evaluating the sensor signals of the sensor device, wherein the fire condition on the
  • Interface is transmitted to the fire alarm system.
  • Fire detectors are locally installed units which are mounted, for example, on a ceiling or on a wall and serve to detect a fire in their environment.
  • up to three different sensor types are used to detect fires early.
  • an optical sensor is used, the smoke by means of the scattering of
  • Fire detector requires a certain amount of time, this type of sensor is slow.
  • infrared sensors which evaluate the heat radiation concentrated at one point, however, regardless of the direction of incidence. These sensors are fast in response rate, but this type of sensor can only make an overall environmental statement.
  • Another approach is described in the document DE101 10231A1, which is probably the closest prior art.
  • This document relates to a sensor system with an optical diaphragm, wherein the optical diaphragm is arranged in front of a sensor and wherein the optical diaphragm has a variable in its optical properties material for generating the optical glare.
  • the optical shutter is designed, for example, grid-like, wherein the individual grids are selectively activated or deactivated. This makes it possible, for example, to transmit light signals only from selected solid angle ranges on the sensor and to block them from other solid angle ranges, so that here is a spatially resolved
  • a fire detector in particular a point fire detector, is proposed.
  • the fire detector is for monitoring a
  • Surveillance area may, for example, be a room, a room, a hall or another open or closed area.
  • the fire detector is used to detect a fire in the surveillance area and thereby determine a fire condition.
  • the fire detector is designed to provide further fire status information on the
  • a fire condition such as a fire probability or a fire position.
  • the fire detector forms part of a fire detection system, which preferably has a plurality of such fire detectors, the signal through a network with each other and optionally in addition to a
  • Fire alarm panel are connected to the fire condition or Exchange fire condition information.
  • the fire detector for signal-technical coupling of the fire detector to the fire alarm system, the fire detector in particular an interface for communication with the fire alarm system.
  • the interface for coupling a fieldbus to the fire detector is formed.
  • the fire detector comprises a sensor device for spatially resolved recording of the monitoring area.
  • the recording of the monitoring area is preferably implemented by an optical image of the monitoring area on the sensor device. This can be an undistorted one
  • the recording of the monitoring range is carried out in an IR wavelength range, which preferably at a wavelength greater than 2 ⁇ , in particular greater than 3 ⁇ begins.
  • the IR wavelength range which preferably at a wavelength greater than 2 ⁇ , in particular greater than 3 ⁇ begins.
  • Sensor device sensitive only from the wavelengths mentioned. Particularly preferably, the detection takes place in a FIR (FAR INFRA RED) range.
  • FIR FAR INFRA RED
  • the fire detector comprises an evaluation device for detecting a fire in the monitoring area and for determining a fire condition by evaluating the sensor signals of the sensor device.
  • the evaluation of the sensor signals is thus implemented within the fire detector, being transmitted via the interface in particular the fire condition or fire condition information to the fire alarm system. In particular, no sensor signals are transmitted to the fire alarm system.
  • Fire condition or the fire condition information required and waives fire detector-specific sensor signals.
  • the fire detector forms an embedded system
  • the sensor device is designed as or comprises a sensor field.
  • the sensor field is realized as a planar area with sensor units, so that the sensor device is designed as an image sensor or comprises it.
  • the Sensor device or the sensor array formed as an image sensor of an infrared camera.
  • the sensor device outputs as sensor signals a measured value field which comprises the spatially resolved measured values of the sensor units or values derived therefrom.
  • the measured value field is on
  • the structural design can be kept simple and thus trouble-prone and inexpensive.
  • the sensor field is performed uncooled, so that can be dispensed with costly cooling measures.
  • Fire detectors can be used instead of the previously known ceiling or wall fire detectors in a fire alarm system without the
  • Sensor field formed as a bolometer field.
  • the sensor field points as
  • Sensor units on a variety of bolometers or Mikrobolometern which are arranged, for example, grid-like or distributed in concentric circles.
  • the bolometer field is uncooled.
  • a bolometer is a radiation sensor which detects energy emitted in the form of electromagnetic radiation, preferably via the heating of the bolometer taking place by absorption of the energy. Due to the heating caused an ohmic resistance of the bolometer or changed in each sensor unit of the sensor field and can be used as the basis for a sensor signal.
  • a radiation sensor which detects energy emitted in the form of electromagnetic radiation, preferably via the heating of the bolometer taking place by absorption of the energy. Due to the heating caused an ohmic resistance of the bolometer or changed in each sensor unit of the sensor field and can be used as the basis for a sensor signal.
  • a sensor signal e.g., a sensor signal from a sensor signal.
  • Temperature-dependent characteristic change of diodes in the bolometer or in the sensor unit form a basis for a sensor signal.
  • the sensor array according to the publication WO2007 / 1447663A1 is formed, whose
  • the fire alarm calibration can be performed with a black body radiation source, each associated with a minimum temperature and a maximum temperature of a corresponding voltage at the resistors or diodes.
  • the current is kept constant during calibration.
  • an accurate measurement in the temperature range between the two points of the minimum temperature and the maximum temperature is possible. If the measurement object behaves like a black emitter, a modeling of the radiation intensity and thus of the electric power or the voltage at constant power supply of the sensor units of the bolometer field with the relation U ⁇ T 4 between the two calibration points is correct or sufficiently accurate.
  • the sensor device is able to output a calibrated temperature image as measured value field.
  • the number of sensor units in the sensor field is less than 20,000, preferably less than 10,000, and in particular less than
  • this embodiment reduces the costs for the sensor field and, on the other hand, keeps the cost for the evaluation of the sensor signals low, since compared to conventional infrared cameras with more than 100,000 or 200,000 sensor units, the evaluation effort correspondingly lower fails.
  • the local resolution in a surveillance area having a size of 4 m ⁇ 4 m ⁇ 2.5 m is less than 10 cm, preferably less than 30 cm. This low resolution also allows the evaluation device with a low
  • Computing power is equipped and e.g. is designed as a cost-effective microcontroller.
  • Evaluation device on a feature extractor module and a detection module, wherein the feature extractor module, a feature or a plurality of
  • Disturbances are objects and processes that have fire properties and can therefore inadvertently trigger a fire alarm, although there is actually no danger. Examples of such disturbance variables are hot air, cigarettes, candles, steam, hot stove plates, etc.
  • different features are extracted by the feature extractor module from the sensor signals and the features are evaluated by the detection module.
  • one-dimensional sensors such as simple infrared detectors
  • the detection module may use some, all, or any selection of features:
  • One possible feature relates to a maximum temperature in a measured value field of the sensor field. To determine this size, one determines the pixel value or
  • Knife fields are evaluated.
  • Another feature concerns the average temperature in a measured value field, where all or at least a majority of the entries or pixel values in the
  • Measured value field are evaluated. Another feature relates to the time course of the average temperature over a plurality of measured value fields, wherein the time derivative of the time profile of the average temperature can be evaluated.
  • Another feature relates to the total energy in the measured value field, wherein in a preferred embodiment, the measured temperature values at each sensor unit are weighted with their 4th power and then the mean value is formed across all sensor units.
  • the total energy is proportional to this size according to the Stefan Boltzmann law.
  • Measured value fields are suitable as possible characteristics.
  • the time profile of the total energy is integrated over time.
  • Another possible feature relates to the number of sensor units in one
  • Measured value field above a limit temperature whereby the size or extent a fire or other hot object relative to the whole
  • Monitoring area can be detected. This method provides a good way to distinguish small surface perturbations such as cigarettes or tealight from larger scale fires.
  • Another possible feature relates to the time course of the number of sensor units over a plurality of measured value fields above a limit temperature, whereby, for example, an extent of a fire and the speed of expansion can be registered.
  • Another possible feature concerns the average temperature of all
  • Entries or pixel values of a subarea with entries or pixel values above a threshold. This feature uses a two-stage analysis, with subranges in the surveillance area having first
  • Entries are extracted above a threshold and in a second step, the average temperature is determined in this sub-range.
  • Another possible feature relates to the time course of this average temperature. The advantage of this evaluation lies in the higher significance of the feature over the average temperature of the entire room.
  • Another possibility, after identifying the "hot spots", is that they are tracked over time (tracking) and that they are examined independently of each other. The different hot spots can be distinguished by their position.
  • Another possible feature concerns the ratio between a maximum
  • Flicker frequency of about 3 Hz which can be detected for example by a Fourier transform of the sensor signals. All, some, in particular a selection of the mentioned features are evaluated in their entirety by the detection module. For example, in the evaluation, simple procedures are available in which every feature whose value is above a limit value is evaluated with a 1 and otherwise with a 0. If the number of features evaluated with 1 exceeds a further limit value, a fire condition is concluded. In development of this method, the scores of the features may also be weighted to significant
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a fire detection system with multiple fire detectors as an embodiment of the invention
  • Figure 2 is a block diagram of a fire detector of Figure 1;
  • FIG. 3 is a graph illustrating the feature "maximum temperature"
  • Figure 4 is a graph illustrating the feature
  • Figure 5 is a graph illustrating the feature "total energy"
  • FIG. 6 is a graph illustrating the feature "height / width ratio"
  • Figure 7 is a graph illustrating the feature
  • FIG. 8 is a graph illustrating the feature "number of
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a fire alarm system 1 with a plurality of fire detectors 2 as embodiments of the invention.
  • the Fire detectors 2 are arranged in a room 3 as a monitoring area and serve to detect a fire. 4
  • the fire alarm system 1 comprises a fire alarm panel 5, with which the fire detectors 2 are connected via a fieldbus or a network 6.
  • Fire alarm panel 5 can still with others, not shown, too
  • State information of the fire detectors 2 is transmitted via the network 6, in particular a fire state and further metadata relating to this fire state are transmitted as state information.
  • the fire detectors 2 are designed as structural units, which can be used according to the figure 1, for example, for wall mounting or ceiling mounting, in particular for over-plaster installation or sub-plaster assembly.
  • the fire detector 2 have a detection range ⁇ of, for example, 40 degrees or 60 degrees, in modified embodiments, the
  • Fire detector 2 also be designed as a 360-degree fire detector.
  • the fire detector 2 may have a fisheye lens or DOME lens.
  • FIG. 2 shows a fire detector 2 in a schematic representation.
  • the fire detector 2 comprises a sensor device 7, which comprises a sensor field with a plurality of sensor units.
  • a sensor field of bolometers or Mikrobolometern.
  • the sensor field is designed for the detection of heat radiation in an IR wavelength range, in particular, this is above a
  • the sensor field is for example with 30 x 40 sensor units, in particular bolometers, or with 100 x 150
  • Monitoring area 3 possible. This is also not necessary because the fire detector 2 should not record any details of the surrounding area 3, but should only detect the existence of a fire 4. On the other hand, due to the small number of sensor units in the sensor device 7, production costs are significantly higher than usual infrared cameras with resolutions of 480 ⁇ 640 pixels. To a spatial resolution of the fire detector 2 in To implement the monitoring area 3, the sensor device 7, an imaging device 8, for example, an optical system, upstream.
  • Imaging device 8 makes it possible that the monitoring area 3 is imaged on the sensor device 7 within the viewing angle ⁇ .
  • the sensor field in particular the bolometer field, can be calibrated such that the sensor device 7 provides as sensor signals an image of the monitoring area 3 with temperature values as pixel values as a measured value field with a flat resolution or spatial resolution.
  • the sensor signals of the sensor device 7, designed as measured value fields with temperature values or as temperature images, are sent to a
  • Evaluation device 9 pass, which has a feature extractor module 10 and a detection module 1 1.
  • the evaluation device 9 is realized as a microprocessor, which - compared to a DSP - has a lower energy consumption and is characterized by low costs. By reducing the number of
  • Feature extractor module 10 examines the sensor signals for a plurality of features, which will be described below. The features with their characteristics are passed to the evaluation module 1 1, wherein by
  • Characteristics of the features compared with predefined thresholds wherein a logic table is formed in the features with exceeded thresholds with 1 and with thresholds not exceeded are passed with 0. If a predetermined number of thresholds are exceeded, a fire condition is assumed. Another possibility is the different weighting of features, with the most suitable features for distinguishing fires and disturbances being most heavily weighted. Another possibility is the use of fuzzy logic to offset the individual probabilities to a total probability for a fire condition.
  • the evaluation module 1 1 contains a classifier, which in advance with sensor signals from real fire sources and disturbances, such as smoldering cigarettes, hot plates, candlelight, etc.
  • Such training methods of classifiers and evaluation of classifiers are sufficiently well known, for example, from digital image processing, so that the conversions can be based on digital image processing.
  • the result of the evaluation module 1 1 - in particular the presence or absence of a fire condition - is transferred to an interface 12 to the network 6 and thus reported to the fire alarm system 1.
  • FIG. 3 shows, in a schematic graph, the time profiles of the characteristic "maximum temperature” of a smoldering fire 13 and of an open fire 14.
  • the feature "maximum temperature” is determined as follows. The sensor unit or the pixel with the highest temperature value is determined from a measured value field of the sensor device 7. In the graph of Figure 3, the thus determined maximum temperature is plotted over time. In the open fire 14, it can be clearly seen that the maximum temperature rises rapidly up to 500 ° C, with the electronics being saturated above 500 ° C. Thus, the characteristic maximum temperature is of high significance for the open fire 14. However, even with the smoldering fire 13, the maximum temperature rises above 100 ° C., so that an average significance is given.
  • Another feature is the time course of the maximum temperature, wherein the curve of both the smoldering fire 13 and the open fire 14th show a significant increase in the time range around 200 s.
  • the derivation of the temporal behavior of the maximum temperature can also be used as a feature.
  • the drop in the curve of the smoldering fire 13 and of the open fire 14 is due to the small amount of firing material.
  • FIG. 4 shows a graph in the same representation as in FIG. 3, wherein, however, the time profile of the average temperature of all sensor units of the sensor device 7 is shown.
  • the curve of the open fire 14 again shows a high significance
  • the time derivative 13 is not very significant.
  • the time derivative can be used again.
  • FIG. 5 shows a next graph in the same representation as in the preceding figures, wherein in this graph an integration of the
  • Average temperature can be obtained as well as for their time course.
  • FIG. 8 plots the number n of entries or pixels in a partial area of the measured value field, wherein the partial area has entries or pixels with temperature values above a threshold value. Again, the shows

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)

Abstract

Brandmelder sind lokal installierte Einheiten, welche beispielsweise an einer Decke oder an einer Wand montiert werden und dazu dienen, einen Brand in deren Umgebung zu detektieren. Im Rahmen der Erfindung wird ein Brandmelder 2 für ein Brandmeldesystem 1 zur Überwachung eines Überwachungsbereichs 3 vorgeschlagen, mit einer Schnittstelle 12 zur Kommunikation mit dem Brandmeldesystem 1, mit einer Sensoreinrichtung 7 zur ortsaufgelösten Aufnahme des Überwachungsbereichs 3 in einem IR-Wellenlängenbereich und zur Ausgabe von Sensorsignalen, mit einer Auswerteeinrichtung 9 zur Ermittlung eines Brandzustands durch Auswertung der Sensorsignale der Sensoreinrichtung 7, wobei der Brandzustand über die Schnittstelle 12 an das Brandmeldesystem 1 übertragen wird, wobei die Sensoreinrichtung 7 ein Sensorfeld umfasst, welche als Sensorsignale ein Messwertfeld ausgibt.

Description

Beschreibung
Titel
Brandmelder mit Sensorfeld Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Brandmelder für ein Brandmeldesystem zur
Überwachung eines Überwachungsbereichs mit einer Schnittstelle zur
Kommunikation mit dem Brandmeldesystem, mit einer Sensoreinrichtung zur ortsaufgelösten Aufnahme des Überwachungsbereichs in einem IR-
Wellenlängenbereich und zur Ausgabe von Sensorsignalen, und mit einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung eines Brandzustands durch Auswertung der Sensorsignale der Sensoreinrichtung, wobei der Brandzustand über die
Schnittstelle an das Brandmeldesystem übertragen wird.
Brandmelder sind lokal installierte Einheiten, welche beispielsweise an einer Decke oder an einer Wand montiert werden und dazu dienen, einen Brand in deren Umgebung zu detektieren. Bei bekannten Ausführungsformen werden bis zu drei verschiedene Sensortypen eingesetzt, um Brände frühzeitig zu erkennen. Häufig wird ein optischer Sensor eingesetzt, der Rauch mittels der Streuung von
Lichtteilchen erkennt. Gebräuchlich ist auch ein chemischer Sensor, der entstehendes Kohlenmonoxid während eines Brandes detektiert. Des Weiteren wird oft ein Temperatursensor eingesetzt, der seine Informationen aus einem temperaturabhängigen Widerstand bezieht. Nachdem der bei der
Temperaturerkennung ausgenutzte Transportmechanismus die
Wärmekonvektion ist und die Lufterwärmung zwischen Brandherd und
Brandmelder eine gewisse Zeit benötigt, ist dieser Sensortyp langsam.
Außerdem sind Infrarotsensoren bekannt, die die Wärmestrahlung an einem Punkt gebündelt auswerten, jedoch unabhängig von der Einfallsrichtung. Diese Sensoren sind von der Reaktionsgeschwindigkeit schnell, jedoch kann durch diesen Sensortyp nur eine Gesamtaussage für die Umgebung getroffen werden. Ein anderer Ansatz ist in der Druckschrift DE101 10231A1 beschrieben, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Diese Druckschrift betrifft ein Sensorsystem mit einer optischen Blende, wobei die optische Blende vor einem Messaufnehmer angeordnet ist und wobei die optische Blende ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Material zur Erzeugung der optischen Blendwirkung aufweist. Die optische Blende ist beispielsweise rasterartig ausgeführt, wobei die einzelnen Rasterfelder selektiv aktiviert bzw. deaktiviert werden. Damit ist es zum Beispiel möglich, Lichtsignale nur aus ausgewählten Raumwinkelbereichen auf den Messaufnehmer durchzulassen und aus anderen Raumwinkelbereichen zu blockieren, so dass hier eine ortsaufgelöste
Beobachtung der Umgebung erfolgen kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Brandmelder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird ein Brandmelder, insbesondere ein Punktbrandmelder, vorgeschlagen. Der Brandmelder ist zur Überwachung eines
Überwachungsbereiches geeignet und/oder ausgebildet. Bei dem
Überwachungsbereich kann es sich beispielsweise um einen Raum, ein Zimmer, eine Halle oder einen anderen offenen oder geschlossenen Bereich handeln.
Der Brandmelder dient dazu, einen Brand in dem Überwachungsbereich zu detektieren und dadurch einen Brandzustand zu ermitteln. Optional ist der Brandmelder ausgebildet, weitere Brandzustandsinformationen zu dem
Brandzustand bereit zu stellen, wie zum Beispiel eine Brandwahrscheinlichkeit oder eine Brandposition.
Der Brandmelder bildet einen Teil eines Brandmeldesystems, welches vorzugsweise eine Mehrzahl derartiger Brandmelder aufweist, die über ein Netzwerk signaltechnisch miteinander und optional ergänzend mit einer
Brandmeldezentrale verbunden sind, um den Brandzustand oder Brandzustandsinformationen auszutauschen. Zur signaltechnischen Ankopplung des Brandmelders an das Brandmeldesystem weist der Brandmelder insbesondere eine Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Brandmeldesystem auf. Insbesondere ist die Schnittstelle zur Ankopplung eines Feldbus an den Brandmelder ausgebildet.
Der Brandmelder umfasst eine Sensoreinrichtung zur ortsaufgelösten Aufnahme des Überwachungsbereichs. Die Aufnahme des Überwachungsbereichs wird bevorzugt durch eine optische Abbildung des Überwachungsbereichs auf die Sensoreinrichtung umgesetzt. Es kann sich hierbei um eine unverzerrte
Abbildung handeln, es ist jedoch auch möglich, dass eine verzerrte Abbildung in Kauf genommen wird, um beispielsweise eine 360-Grad-Erfassung zu ermöglichen. Die Aufnahme des Überwachungsbereichs erfolgt in einem IR- Wellenlängenbereich, welcher vorzugsweise bei einer Wellenlänge größer als 2 μηη, insbesondere größer als 3 μηη beginnt. Insbesondere ist die
Sensoreinrichtung erst ab den genannten Wellenlängen sensitiv. Besonders bevorzugt erfolgt die Erfassung in einem FIR (FAR INFRA RED) Bereich.
Zudem umfasst der Brandmelder eine Auswerteeinrichtung zur Detektion eines Brandes in dem Überwachungsbereich und zur Ermittlung eines Brandzustandes durch Auswertung der Sensorsignale der Sensoreinrichtung. Die Bewertung der Sensorsignale wird somit innerhalb des Brandmelders umgesetzt, wobei über die Schnittstelle insbesondere der Brandzustand bzw. Brandzustandsinformationen an das Brandmeldesystem übertragen werden. Insbesondere werden keine Sensorsignale an das Brandmeldesystem übertragen. Dies hat den Vorteil, dass in dem Brandmeldesystem beliebige, auch andersartige Brandmelder eingesetzt werden können, da die Schnittstellendefinition nur die Übergabe des
Brandzustandes bzw. der Brandzustandsinformationen verlangt und auf brandmelderspezifische Sensorsignale verzichtet. Insbesondere bildet der Brandmelder ein eingebettetes System (auch engl, embedded System) zur
Ermittlung und zur Übertragung des Brandzustands.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinrichtung als ein Sensorfeld ausgebildet ist bzw. dieses umfasst. Das Sensorfeld ist als ein flächiger Bereich mit Sensoreinheiten realisiert, so dass die Sensoreinrichtung als ein Bildsensor ausgebildet ist oder diesen umfasst. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung bzw. das Sensorfeld als Bildsensor einer Infrarotkamera ausgebildet. Die Sensoreinrichtung gibt als Sensorsignale ein Messwertfeld aus, welches die ortsaufgelösten Messwerte der Sensoreinheiten oder daraus abgeleitete Werte umfasst. Insbesondere ist das Messwertfeld ein
Temperaturbild des Überwachungsbereichs.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass durch den Einsatz eines IR-sensitiven
Sensorfeldes auf der einen Seite Informationen aus der Wärmestrahlung ausgenutzt werden, bei der die relevanten Informationen mit
Lichtgeschwindigkeit übertragen werden und damit quasi verzögerungsfrei zur
Verfügung stehen. Auf der anderen Seite wird auf eine aufwendige
Systemtechnik wie die optische Blende verzichtet, so dass der konstruktive Aufbau einfach und damit störungsunanfällig und kostengünstig gehalten werden kann. Bevorzugt ist das Sensorfeld ungekühlt ausgeführt, so dass auf aufwendige Kühlmaßnahmen verzichtet werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Realisierung der Erfindung weist der
Brandmelder ein Wand- oder Deckengehäuse auf, welches insbesondere zur versenkten Anordnung oder Überputzanordnung in dem Überwachungsbereich ausgebildet ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäße
Brandmelder statt den bisher bekannten Decken- oder Wandbrandmeldern in einem Brandmeldesystem eingesetzt werden kann ohne die
Umgebungsbedingungen anpassen zu müssen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Sensorfeld als ein Bolometerfeld ausgebildet. Das Sensorfeld weist als
Sensoreinheiten eine Vielzahl von Bolometern oder Mikrobolometern auf, welche beispielsweise rasterartig oder in konzentrischen Kreisen verteilt angeordnet sind. Insbesondere ist das Bolometerfeld ungekühlt. Besonders bevorzugt werden Strahlungen in einem IR-Wellenlängenbereich größer als 5 μηη von dem
Bolometerfeld aufgenommen.
Ein Bolometer ist ein Strahlungssensor, der in Form von elektromagnetischer Strahlung abgestrahlte Energie detektiert und zwar vorzugsweise über die durch Absorption der Energie stattfindende Erwärmung des Bolometers. Durch die hervorgerufene Erwärmung wird ein Ohmscher Widerstand des Bolometers bzw. in jeder Sensoreinheit des Sensorfeldes verändert und kann als Basis für ein Sensorsignal herangezogen werden. Alternativ hierzu kann auch eine
temperaturabhängige Kennlinienänderung von Dioden in dem Bolometer bzw. in der Sensoreinheit eine Basis für ein Sensorsignal bilden. Insbesondere ist das Sensorfeld gemäß der Druckschrift WO2007/1447663A1 ausgebildet, deren
Offenbarungsgehalt mittels Referenzierung in Bezug auf den Aufbau des
Sensorfeldes in die vorliegende Anmeldung übernommen wird.
Bei der Inbetriebnahme des Brandmelders kann eine Kalibrierung mit einer Schwarzkörperstrahlungsquelle durchgeführt werden, bei der jeweils eine Minimaltemperatur und eine Maximaltemperatur einer entsprechenden Spannung an den Widerständen bzw. Dioden zugeordnet werden. Der Strom wird bei der Kalibrierung konstant gehalten. Mit der Kalibrierung ist eine genaue Messung im Temperaturbereich zwischen den beiden Punkten der Minimaltemperatur und der Maximaltemperatur möglich. Verhält sich das Messobjekt wie ein schwarzer Strahler, so ist eine Modellierung der Strahlungsintensität und damit auch der elektrischen Leistung bzw. der Spannung bei konstanter Stromversorgung der Sensoreinheiten des Bolometerfeldes mit der Relation U ~ T4 zwischen den beiden Kalibrierpunkten korrekt oder ausreichend genau. Damit ist die die Sensoreinrichtung in der Lage ein kalibriertes Temperaturbild als Messwertfeld auszugeben.
Mit dem Ziel, eine kostengünstige Umsetzung des Brandmelders zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der Sensoreinheiten in dem Sensorfeld kleiner als 20.000, vorzugsweise kleiner als 10.000 und insbesondere kleiner als
5.000 gewählt ist. Dieser besonderen Anpassung des Sensorfeldes an die Bedürfnisse des Brandmelders liegt die Überlegung zugrunde, dass es für die Detektion eines Brandes nicht notwendig ist, eine hochauflösende Abbildung des Überwachungsbereiches durch das Sensorfeld aufzunehmen. Vielmehr ist es ausreichend, eine sehr begrenzte Anzahl von Sensoreinheiten zu nutzen und beispielsweise ein Sensorfeld mit 30 x 40 oder 100 x 150 Sensoreinheiten zu verwenden. Die Sensoreinheiten bilden Pixel in einem späteren Bild.
Durch diese Ausgestaltung werden zum einen die Kosten für das Sensorfeld gesenkt und zum anderen der Aufwand für die Auswertung der Sensorsignale niedrig gehalten, da im Vergleich zu üblichen Infrarotkameras mit mehr als 100.000 oder 200.000 Sensoreinheiten der Auswertungsaufwand entsprechend geringer ausfällt. Beispielsweise kann es ausreichend sein, dass die örtliche Auflösung in einem Überwachungsbereich mit einer Größe von 4 m x 4 m x 2,5 m schlechter als 10 cm, vorzugsweise schlechter als 30 cm ist. Diese niedrige Auflösung erlaubt es auch, dass die Auswerteeinrichtung mit einer geringen
Rechenleistung ausgestattet wird und z.B. als ein kostengünstiger Mikrokontroller ausgeführt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die
Auswerteeinrichtung ein Merkmalextraktormodul und ein Detektionsmodul auf, wobei das Merkmalextraktormodul ein Merkmal oder eine Mehrzahl von
Merkmalen aus dem Sensorsignal extrahiert und das Detektionsmodul auf Basis des oder der Merkmale einen Brandzustand und optional ergänzend einen Normalzustand detektiert.
Eine der größten Herausforderungen bei der Branderkennung ist nämlich die korrekte Unterscheidung zwischen Bränden und Störgrößen. Als Störgrößen bezeichnet man Objekte und Vorgänge, die Brandeigenschaften aufweisen und daher versehentlich einen Brandalarm auslösen können, obwohl eigentlich keine Gefahr besteht. Beispiele für derartige Störgrößen sind heiße Luft, Zigaretten, Kerzen, Wasserdampf, heiße Herdplatten etc. Um die Detektionssicherheit des Brandmelders zu erhöhen, werden durch das Merkmalextraktormodul aus den Sensorsignalen unterschiedliche Merkmale extrahiert und die Merkmale durch das Detektionsmodul bewertet. Im Gegensatz zu eindimensionalen Sensoren, wie zum Beispiel einfachen Infrarotdetektoren, ist es bei einem Sensorfeld möglich, eine größere Anzahl von Merkmalen hinsichtlich von Intensitäten, zeitlichen Verläufen der Intensitäten, Flächen, zeitlichen Verläufen von Flächen etc. zu gewinnen und nachfolgend auszuwerten. Nachfolgend werden mögliche Merkmale aufgeführt, die durch das
Detektionsmodul bewertet werden. Dabei kann das Detektionsmodul, einige, alle oder eine beliebige Auswahl der Merkmale verwenden:
Ein mögliches Merkmal betrifft eine Maximaltemperatur in einem Messwertfeld des Sensorfeldes. Zur Ermittlung dieser Größe bestimmt man den Pixelwert bzw.
Eintrag eines Messwertfeldes, der die absolut größte Temperatur aufweist. Bei der Maximaltemperatur zeigt sich am besten der Schnelligkeitsvorteil, den eine Branderkennung mit Infrarotstrahlung im Vergleich zu einer Branderkennung über Wärmekonvektion bietet. Um statistische Ausreißer auszufiltern, kann statt des Pixelwerts mit der absolut größten Temperatur auch der Pixelwert der 2, 3, 4, oder 5-größten Temperatur genommen werden.
Bei dem Ausbruch eines offenen Feuers folgt in dem Messwertfeld unmittelbar ein rasanter Anstieg der Maximaltemperatur, häufig bis zur Sättigung der
Elektronik, bei beispielsweise 500°C, so dass das Merkmal Maximaltemperatur eine hohe Aussagekraft aufweist. Aufgrund des rasanten Anstieges der
Maximaltemperatur insbesondere bei offenem Feuer ist der zeitliche Verlauf der Maximaltemperatur über mehrere Messwertfelder signifikant und als ein mögliches, weiteres Merkmal vorzusehen. Beispielsweise kann die zeitliche Ableitung des zeitlichen Verlaufes der Maximaltemperatur über mehrere
Messerfelder ausgewertet werden.
Ein weiteres Merkmal betrifft die Durchschnittstemperatur in einem Messwertfeld, wobei alle oder zumindest ein Großteil der Einträge oder Pixelwerte im
Messwertfeld ausgewertet werden. Ein weiteres Merkmal betrifft den zeitlichen Verlauf der Durchschnittstemperatur über mehrere Messwertfelder, wobei die zeitliche Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Durchschnittstemperatur ausgewertet werden kann.
Ein weiteres Merkmal betrifft die Gesamtenergie in dem Messwertfeld, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die gemessenen Temperaturwerte an jeder Sensoreinheit mit ihrer 4. Potenz gewichtet und anschließend der Mittelwert über alle Sensoreinheiten gebildet wird. Die Gesamtenergie ist entsprechend dem Stefan-Boltzmann-Gesetz zu dieser Größe proportional. Durch die Gewichtung mit der 4. Potenz führen auch kleine Bereiche in dem Messwertfeld mit überhöhten Temperaturen zu einer signifikanten Änderung der Gesamtenergie. Ebenfalls ist der zeitliche Verlauf der Gesamtenergie über mehrere
Messwertfelder als mögliches Merkmale geeignet. Besonders bevorzugt wird der zeitliche Verlauf der Gesamtenergie über die Zeit integriert. Ein weiteres mögliches Merkmal betrifft die Anzahl von Sensoreinheiten in einem
Messwertfeld über einer Grenztemperatur, wodurch die Größe oder Ausdehnung eines Brandes oder eines anderen heißen Objekts relativ zum gesamten
Überwachungsbereich erkannt werden kann. Diese Methode bietet eine gute Möglichkeit, Störgrößen mit kleiner Oberfläche, wie Zigaretten oder ein Teelicht, von den großflächigeren Bränden zu unterscheiden. Ein weiteres mögliches Merkmal betrifft den zeitlichen Verlauf der Anzahl von Sensoreinheiten über mehrere Messwertfelder über einer Grenztemperatur, wodurch beispielsweise eine Ausdehnung eines Brandes und die Geschwindigkeit der Ausdehnung registriert werden kann. Ein weiteres mögliches Merkmal betrifft die Durchschnittstemperatur aller
Einträge oder Pixelwerte eines Teilbereichs (hot spot) mit Einträgen oder Pixelwerten über einem Schwellenwert. Dieses Merkmal nutzt eine zweistufige Analyse, wobei zunächst Teilbereiche in dem Überwachungsbereich mit
Einträgen über einem Schwellwert extrahiert werden und in einem zweiten Schritt die Durchschnittstemperatur in diesem Teilbereich bestimmt wird. Ein weiteres mögliches Merkmal betrifft den zeitlichen Verlauf dieser Durchschnittstemperatur. Der Vorteil dieser Auswertung liegt in der höheren Aussagekraft des Merkmals gegenüber der Durchschnittstemperatur des ganzen Raumes. Eine weitere Möglichkeit besteht nach der Identifikation der "Hot Spots", dass diese über die Zeit verfolgt werden (tracking) und diese unabhängig voneinander untersucht werden, Die verschiedenen hot spots können anhand ihrer Position voneinander unterschieden werden. Ein weiteres mögliches Merkmal betrifft das Verhältnis zwischen einer maximalen
Höhe und einer maximalen Breite eines Teilebereichs mit Einträgen oder Pixelwerten über einem Schwellenwert (hot spot). Bei diesem Merkmal wird die typische Form eines offenen Feuers im Vergleich zu Störgrößen ausgenutzt. Weitere mögliche Merkmale betreffen die Positionsänderung von Teilbereichen
(hot spot) mit Einträgen oder Pixelwerten über einem Schwellenwert, die
Positionsbestimmung eines Brandherds und/oder die Ermittlung von
Flackerfrequenzen von Teilbereichen, da z.B. offene Feuer eine typische
Flackerfrequenz von ca. 3 Hz aufweisen, welche beispielsweise durch eine Fouriertransformation der Sensorsignale erkannt werden kann. Alle, einige, insbesondere eine Auswahl der genannten Merkmale werden in ihrer Gesamtheit von dem Detektionsmodul bewertet. Bei der Bewertung bieten sich z.B. einfache Verfahren an, bei denen jedes Merkmal, dessen Wert über einem Grenzwert liegt, mit einer 1 und andernfalls mit einer 0 bewertet wird. Übersteigt die Anzahl der mit 1 bewerteten Merkmale einen weiteren Grenzwert, so wird auf einen Brandzustand geschlossen. In Weiterbildung dieses Verfahrens können die Bewertungen der Merkmale auch gewichtet werden, um signifikante
Merkmale vor weniger signifikanten Merkmalen hervorzuheben.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung eines Brandmeldesystems mit mehreren Brandmeldern als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 ein Blockschaltbild eines Brandmelders aus der Figur 1 ;
Figur 3 einen Graphen zur Illustration des Merkmals„Maximaltemperatur";
Figur 4 einen Graphen zur Illustration des Merkmals
„Durchschnittstemperatur";
Figur 5 einen Graphen zur Illustration des Merkmals„Gesamtenergie";
Figur 6 einen Graphen zur Illustration des Merkmals„Verhältnis Höhe/Breite";
Figur 7 einen Graphen zur Illustration des Merkmals
"Durchschnittstemperatur im Hotspot";
Figur 8 einen Graphen zur Illustration des Merkmals " Anzahl von
Sensoreinheiten/Pixeln/Einträgen in einem Hotspot".
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung ein Brandmeldesystem 1 mit mehreren Brandmeldern 2 als Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Brandmelder 2 sind in einem Raum 3 als Überwachungsbereich angeordnet und dienen zur Detektion eines Brandes 4.
Das Brandmeldesystem 1 umfasst eine Brandmeldezentrale 5, mit der die Brandmelder 2 über eine Feldbus oder ein Netzwerk 6 verbunden sind. Die
Brandmeldezentrale 5 kann noch mit weiteren, nicht gezeigten, auch
andersartigen Brandmeldern verbunden sein. Über das Netzwerk 6 werden Zustandsinformationen der Brandmelder 2 übertragen, insbesondere wird als Zustandsinformation ein Brandzustand sowie weitere Metadaten zu diesem Brandzustand übertragen.
Die Brandmelder 2 sind als Baueinheiten ausgebildet, welche gemäß der Figur 1 zum Beispiel für eine Wandmontage oder Deckenmontage, insbesondere für eine Über-Putz-Montage oder Unter-Putz-Montage eingesetzt werden können. Die Brandmelder 2 weisen einen Erfassungsbereich α von zum Beispiel 40 Grad oder 60 Grad auf, bei abgewandelten Ausführungsformen können die
Brandmelder 2 auch als 360-Grad-Brandmelder ausgebildet sein. Hierzu können die Brandmelder 2 ein Fischaugenobjektiv oder DOME-Objektiv aufweisen. Die Figur 2 zeigt einen der Brandmelder 2 in einer schematischen Darstellung.
Der Brandmelder 2 umfasst eine Sensoreinrichtung 7, welche ein Sensorfeld mit einer Vielzahl von Sensoreinheiten umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Sensorfeld aus Bolometern oder Mikrobolometern. Das Sensorfeld ist zur Detektion von Wärmestrahlung in einem IR- Wellenlängenbereich ausgebildet, insbesondere ist diese oberhalb einer
Wellenlänge von 3 μηη oder 5 μηη sensitiv. Das Sensorfeld ist beispielsweise mit 30 x 40 Sensoreinheiten, insbesondere Bolometern, oder mit 100 x 150
Sensoreinheiten bzw. Bolometern ausgestattet. Mit dieser Auflösung des Sensorfelds in der Sensoreinrichtung 7 ist zwar eine ortsaufgelöste
Überwachung, jedoch keine detailgenaue Überwachung des
Überwachungsbereichs 3 möglich. Dies ist auch nicht notwendig, da der Brandmelder 2 keine Details des Umgebungsbereichs 3 aufnehmen soll, sondern nur die Existenz eines Brandes 4 erfassen soll. Auf der anderen Seite werden durch die geringe Anzahl von Sensoreinheiten in der Sensoreinrichtung 7 deutlich Herstellungskosten gegenüber üblichen Infrarotkameras mit Auflösungen von 480 x 640 Pixeln erreicht. Um eine Ortsauflösung des Brandmelders 2 in dem Uberwachungsbereich 3 umzusetzen, ist der Sensoreinrichtung 7 eine Abbildungseinrichtung 8, z.B. ein optisches System, vorgeschaltet. Die
Abbildungseinrichtung 8 ermöglicht es, dass der Überwachungsbereich 3 innerhalb des Sichtwinkels α auf die Sensoreinrichtung 7 abgebildet wird. Das Sensorfeld, insbesondere das Bolometerfeld, kann so kalibriert werden, dass die Sensoreinrichtung 7 als Sensorsignale ein Bild des Überwachungsbereichs 3 mit Temperaturwerten als Pixelwerte als ein Messwertfeld mit einer flächigen Auflösung oder Ortsauflösung bereitstellt.
Die Sensorsignale der Sensoreinrichtung 7, ausgebildet als Messwertfelder mit Temperaturwerten oder als Temperaturbilder, werden an eine
Auswerteeinrichtung 9 übergeben, welche ein Merkmalextraktormodul 10 und ein Detektionsmodul 1 1 aufweist.
Die Auswerteeinrichtung 9 ist als ein Mikroprozessor realisiert, der - im Vergleich zu einem DSP - einen geringeren Energieverbrauch aufweist und sich durch niedrige Kosten auszeichnet. Durch die Reduktion der Anzahl der
Sensoreinheiten in der Sensoreinrichtung 7 sowie der nachfolgenden
beschriebenen Auswertealgorithmen wird erreicht, dass ein kostengünstiger MikroController eingesetzt werden kann.
Das Merkmalextraktormodul 10 untersucht die Sensorsignale auf eine Mehrzahl von Merkmalen, die nachfolgend beschrieben werden. Die Merkmale mit ihren Kenngrößen werden an das Auswertemodul 1 1 übergeben, wobei durch
Auswertung der Merkmale in ihrer Gesamtheit eine Entscheidung getroffen wird, ob ein Brandzustand oder ein Normalzustand in dem Überwachungsbereich 3 vorliegt.
In einer einfachen Ausführungsform des Auswertemoduls werden die
Kenngrößen der Merkmale mit vorab-definierten Schwellenwerten verglichen, wobei eine Logiktabelle gebildet wird, in der Merkmale mit überschrittenen Schwellwerten mit 1 und mit nicht überschrittenen Schwellwerten mit 0 geführt werden. Wird eine zuvor festgelegte Anzahl von Schwellwerten überschritten, so wird ein Brandzustand angenommen. Eine weitere Möglichkeit ist die verschiedene Gewichtung von Merkmalen, wobei die besonders geeigneten Merkmale zur Unterscheidung von Bränden und Störungen am stärksten gewichtet werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von fuzzy logic zur Verrechnung der Einzelwahrscheinlichkeiten zu einer Gesamtwahrscheinlichkeit für einen Brandzustand.
Es ist auch möglich, dass das Auswertemodul 1 1 einen Klassifikator enthält, der im Vorfeld mit Sensorsignalen von echten Brandherden und von Störgrößen, wie zum Beispiel glimmenden Zigaretten, heißen Herdplatten, Kerzenlicht etc.
trainiert wird. Derartige Trainingsmethoden von Klassifikatoren sowie Auswertung von Klassifikatoren sind zum Beispiel aus der digitalen Bildverarbeitung ausreichend bekannt, so dass die Umsetzungen in Anlehnung zur digitalen Bildverarbeitung erfolgen können.
Das Ergebnis des Auswertemoduls 1 1 - insbesondere das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines Brandzustandes - wird an eine Schnittstelle 12 zu dem Netzwerk 6 übergeben und damit dem Brandmeldesystem 1 gemeldet.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Auswertung der Sensorsignale innerhalb des Brandmelders 2 erfolgt und über das Netzwerk 6 nur die Auswerteergebnisse, insbesondere die Information Brandzustand/Normalzustand weitergegeben wird.
Die Figur 3 zeigt in einem schematischen Graph die zeitlichen Verläufe des Merkmals„Maximaltemperatur" eines Schwelbrands 13 und eines offenen Feuers 14. Das Merkmal„Maximaltemperatur" wird wie folgt ermittelt. Aus einem Messwertfeld der Sensoreinrichtung 7 wird die Sensoreinheit oder das Pixel mit dem höchsten Temperaturwert bestimmt. In dem Graph der Figur 3 ist die derart bestimmte Maximaltemperatur über die Zeit aufgetragen. Bei dem offenen Brand 14 ist deutlich zu erkennen, dass die Maximaltemperatur schnell auf bis zu 500°C ansteigt, wobei oberhalb von 500°C die Elektronik gesättigt ist. Damit stellt das Merkmal Maximaltemperatur eine hohe Signifikanz für den offenen Brand 14 dar. Doch auch bei dem Schwelbrand 13 steigt die Maximaltemperatur auf über 100°C, so dass eine mittlere Signifikanz gegeben ist.
Ein weiteres Merkmal ist der zeitliche Verlauf der Maximaltemperatur, wobei der Kurvenverlauf sowohl des Schwelbrands 13 als auch des offenen Feuers 14 einen signifikanten Anstieg in dem Zeitbereich um 200 s zeigen. Damit kann die Ableitung des zeitlichen Verhaltens der Maximaltemperatur ebenfalls als ein Merkmal herangezogen werden. Es ist ergänzend darauf hinzuweisen, dass der Abfall des Kurvenverlaufs des Schwelbrands 13 und des offenen Feuers 14 durch die geringe Menge an Brenngut bedingt ist.
Die Figur 4 zeigt einen Graphen in gleicher Darstellung wie in der Figur 3, wobei jedoch der zeitliche Verlauf der Durchschnittstemperatur aller Sensoreinheiten der Sensoreinrichtung 7 dargestellt ist. Hier zeigt der Kurvenverlauf des offenen Feuers 14 wieder eine hohe Signifikanz, der Kurvenverlauf des Schwelbrandes
13 ist dagegen wenig signifikant. Optional ergänzend kann - zumindest für das offene Feuer 14 - wieder die zeitliche Ableitung eingesetzt werden.
Die Figur 5 zeigt einen nächsten Graphen in gleicher Darstellung wie in den vorhergehenden Figuren, wobei in diesem Graphen eine Integration der
Gesamtenergie in beliebigen Einheiten (arbitrary units) dargestellt ist. Bei der Gesamtenergie werden die Temperaturwerte mit dem Faktor 4 potenziert, um gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz die Energie zu erhalten, und
anschließend der Mittelwert über alle Pixel gebildet. Die proportionalen Faktoren werden zur Vereinfachung nicht mitgenommen. Der Kurvenverlauf für das offene Feuer 14 ist sowohl signifikant bei der Überschreitung eines Schwellwerts als auch bei der Steigung, so dass dieses Merkmal aussagekräftig ist. Ein weiteres, mögliches signifikantes Merkmal ist durch den exponentiellen Anstieg der Kurve
14 zu Beginn des Brandes gegeben.
In der Figur 6 ist in gleicher Darstellung wie in den vorhergehenden Figuren das Verhältnis von Höhe zu Breite eines Teilbereichs des Messwertfeldes
aufgetragen, wobei der Teilbereich Einträge oder Pixel mit Temperaturwerten oberhalb eines Schwellwerts aufweist. Auch hier ist bei dem offenen Feuer 14 eine signifikante Erhöhung über 1 zu erkennen, wohingegen der Schwelbrand 13 mit weniger Signifikanz unterhalb des Wertes 1 verbleibt. Diesem Merkmal liegt die Überlegung zugrunde, dass gerade ein offenes Feuer aufgrund der tatsächlichen Erscheinungsform üblicherweise ein Verhältnis größer 1 aufweist. In der Figur 7 ist die Durchschnittstemperatur von Pixeln oder Einträgen in einem
Teilbereich des Messwertfeldes aufgetragen, wobei der Teilbereich Einträge oder Pixel mit Temperaturwerten oberhalb eines Schwellwerts aufweist. Hier zeigen sowohl der Kurvenverlauf des offenen Feuers 14 als auch des Schwelbrands 13 einen signifikanten Verlauf, so dass aus dieser Auswertung ein mögliches Merkmal hinsichtlich der Überschreitung eines Schwellwerts für die
Durchschnittstemperatur als auch für deren zeitlichen Verlauf gewonnen werden kann.
In der Figur 8 ist die Anzahl n der Einträge oder Pixel in einem Teilbereich des Messwertfeldes aufgetragen, wobei der Teilbereich Einträge oder Pixel mit Temperaturwerten oberhalb eines Schwellwerts aufweist. Auch hier zeigt der
Kurvenverlauf des offenen Feuers 14 ein sehr signifikantes Verhalten, wohingegen der Kurvenverlauf des Schwelbrands 13 nur eine mittelmäßige Signifikanz aufweist, so dass auch die Anzahl n oder deren zeitlichen Verlauf als mögliche Merkmale verwendet werden können.

Claims

Ansprüche
1 . Brandmelder (2), insbesondere für ein Brandmeldesystem (1 ), zur
Überwachung eines Überwachungsbereichs (3), insbesondere mit einer Schnittstelle (12) zur Kommunikation mit dem Brandmeldesystem (1 ), mit einer Sensoreinrichtung (7) zur ortsaufgelösten Aufnahme des
Überwachungsbereichs (3) in einem IR-Wellenlängenbereich und zur Ausgabe von Sensorsignalen, mit einer Auswerteeinrichtung (9) zur Ermittlung eines Brandzustands durch Auswertung der Sensorsignale der Sensoreinrichtung (7), wobei insbesondere der Brandzustand über die Schnittstelle (12) an das
Brandmeldesystem (1 ) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (7) ein Sensorfeld umfasst, welche als Sensorsignale ein Messwertfeld ausgibt.
2. Brandmelder (2) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Wand- oder Deckengehäuse zur Anordnung des Brandmelders in dem
Überwachungsbereich (3).
3. Brandmelder (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld als ein Bolometerfeld ausgebildet ist.
4. Brandmelder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld weniger als 20.000, vorzugsweise weniger als 10.000, insbesondere weniger als 5.000 Sensoreinheiten aufweist. Brandmelder (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (9) ein
Merkmalsextraktormodul (10) und ein Detektionsmodul (1 1 ) aufweist, wobei das Merkmalsextraktormodul (10) ein Merkmal oder eine Mehrzahl von Merkmalen aus dem Sensorsignal extrahiert und das Detektionsmodul (1 1 ) auf Basis des oder der Merkmale einen Brandzustand oder einen
Normalzustand in dem Überwachungsbereich (3) detektiert.
Brandmelder (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Merkmal eine Maximaltemperatur in dem Messwertfeld und/oder den zeitlichen Verlauf der Maximaltemperatur über mehrere Messwertfelder betrifft.
Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Merkmal eine Durchschnittstemperatur in einem Messwertfeld und/oder den zeitlichen Verlauf der Durchschnittstemperatur über mehrere Messwertfelder betrifft.
Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Merkmal eine Gesamtenergie in einem
Messwertfeld und/oder den zeitlichen Verlauf der Gesamtenergie über mehrere Messwertfelder betrifft.
Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Merkmal eine Anzahl von Sensoreinheiten in einem Messwertfeld über einer Grenztemperatur und/oder dem zeitlichen Verlauf Anzahl von Sensoreinheiten über mehrere Messwertfelder über eine Grenztemperatur betrifft. 10. Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Merkmal die Durchschnittstemperatur in einem Teilbereich des Messwertfelds mit Einträgen oder Pixelwerten über einem Schwellenwert betrifft. 1 1 . Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Merkmal das Verhältnis Höhe/Breite eines Teilbereichs in dem Messwertfeld mit Einträgen oder Pixelwerten über einem Schwellenwert betrifft.
12. Brandmelder (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass das Detektionsmodul (1 1 ) eine Mehrzahl von
Merkmalen in der Gesamtheit bewertet, um den Brandzustand oder den Normalzustand zu detektieren.
PCT/EP2012/068242 2011-09-21 2012-09-17 Brandmelder mit sensorfeld WO2013041483A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12759155.0A EP2758948B1 (de) 2011-09-21 2012-09-17 Brandmelder mit sensorfeld

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011083117.7 2011-09-21
DE102011083117A DE102011083117A1 (de) 2011-09-21 2011-09-21 Brandmelder mit Sensorfeld

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013041483A2 true WO2013041483A2 (de) 2013-03-28
WO2013041483A3 WO2013041483A3 (de) 2013-05-23

Family

ID=46851521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/068242 WO2013041483A2 (de) 2011-09-21 2012-09-17 Brandmelder mit sensorfeld

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2758948B1 (de)
DE (1) DE102011083117A1 (de)
WO (1) WO2013041483A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113990028A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 北京通成网联科技有限公司 新型全景智能红外热像火灾监控报警装置与图像处理方法
CN115171318A (zh) * 2022-05-13 2022-10-11 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 一种储能电站移动储能仓内锂电池火灾探测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10110231A1 (de) 2001-03-02 2002-09-26 Bosch Gmbh Robert Optische Blende
WO2007144766A2 (en) 2006-06-14 2007-12-21 Gironi System S.R.L. Electronic locking/unlocking apparatus

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5248884A (en) * 1983-10-11 1993-09-28 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Infrared detectors
DE10011411C2 (de) * 2000-03-09 2003-08-14 Bosch Gmbh Robert Bildgebender Brandmelder
DE60215909T2 (de) * 2002-01-11 2007-09-06 Hochiki Corp. Vorrichtung zur Flammenerkennung
EP1381005A1 (de) * 2002-07-08 2004-01-14 Siemens Building Technologies AG Ereignismelder mit einer Kamera
IL174523A0 (en) * 2006-03-23 2006-12-31 Opgal Optronic Ind Ltd System for detecting and locating a thermal event and for reactive measures
DE102008001383A1 (de) * 2008-04-25 2009-10-29 Robert Bosch Gmbh Detektionsvorrichtung sowie Verfahren zur Detektion von Bränden und/oder von Brandmerkmalen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10110231A1 (de) 2001-03-02 2002-09-26 Bosch Gmbh Robert Optische Blende
WO2007144766A2 (en) 2006-06-14 2007-12-21 Gironi System S.R.L. Electronic locking/unlocking apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113990028A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 北京通成网联科技有限公司 新型全景智能红外热像火灾监控报警装置与图像处理方法
CN115171318A (zh) * 2022-05-13 2022-10-11 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 一种储能电站移动储能仓内锂电池火灾探测方法
CN115171318B (zh) * 2022-05-13 2024-03-12 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 一种储能电站移动储能仓内锂电池火灾探测方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2758948B1 (de) 2021-06-23
WO2013041483A3 (de) 2013-05-23
EP2758948A2 (de) 2014-07-30
DE102011083117A1 (de) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3455837B1 (de) Brandmelder mit einer photodiode zur erfassung von umgebungslicht, um davon abhängig die ausgabe eines möglichen brandalarms zu beschleunigen
DE10011411C2 (de) Bildgebender Brandmelder
EP2272054B1 (de) Detektionsvorrichtung sowie verfahren zur detektion von bränden und/oder von brandmerkmalen
DE102008001391A1 (de) Brandmeldervorrichtung sowie Verfahren zur Branddetektion
DE69624461T2 (de) Feuermeldesystem mit Unterscheidung von Rauchpartikeln
EP1550093B1 (de) Rauchmelder
EP2690611A2 (de) Brandüberwachungssystem
EP0107042A1 (de) Infrarot-Detektor zur Feststellung eines Eindringlings in einen Raum
DE69901080T2 (de) Sensor mit mehreren Arrays und Verfahren zur Identifizierung von Ereignissen in dem er benützt wird
DE102012201589A1 (de) Brandmelder mit Mensch-Maschinen-Schnittstelle sowie Verfahren zur Steuerung des Brandmelders
EP1071931B1 (de) Sensorvorrichtung und verfahren zum betreiben einer sensorvorrichtung
EP2758948A2 (de) Brandmelder mit sensorfeld
DE60129368T2 (de) Detektion von thermisch induzierter Wirbelbildung in Flüssigkeiten
EP3916692B1 (de) Verfahren zur branderkennung mit einem brandmelder, brandmelder, computerprogramm und maschinenlesbares speichermedium
EP3474250B1 (de) Verfahren und detektorsystem zum detektieren eines flammenereignisses
EP3055847B1 (de) Raucherkennungsvorrichtung, verfahren zur detektion von mindestens einem rauchdetektionsmerkmal sowie computerprogramm
DE112020002849T5 (de) Optischer Partikelsensor
DE102016208359B3 (de) Brandmelder, insbesondere geschlossener Streulichtrauchmelder, mit einer separaten Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht, um davon abhängig die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen
CH686914A5 (de) Brandmeldesystem zur Frueherkennung von Braenden.
EP2048636B1 (de) Brandmelder
DE3932681C2 (de) Hochfehlalarmsicheres Objektsicherungssystem mit einer Vielzahl von Passiv-Infrarot-(IR)-Sensoren
DE102013214624A1 (de) Branderkennungsvorrichtung, Verfahren zur Auswertung von mindestens einem Branderkennungsmerkmal sowie Computerprogramm
DE102016208358B3 (de) Brandmelder, insbesondere thermischer Melder, mit einer Photodiode zur Erfassung von Umgebungslicht, um davon abhängig die Ausgabe eines möglichen Brandalarms zu beschleunigen
EP1381005A1 (de) Ereignismelder mit einer Kamera
EP1865755A2 (de) Vorrichtung zur Beleuchtungssteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012759155

Country of ref document: EP