EP0911774B1

EP0911774B1 - Space monitoring sensor

Info

Publication number: EP0911774B1
Application number: EP98119817A
Authority: EP
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Reintsema
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: EP0911774A3; EP0911774A2; DE59808963D1; ATE244912T1

Abstract

The spatial monitoring sensor has smoke and temp. sensors (2,3) operating on different physical principals integrated in a common housing and one or more interfaces (8,13) for connection to a fire alarm (7) and/or building control (11) centre for transferring the sensor measurement signals. One or more sensors are deployed and the measurement signal ranges (4,5,8,13) are selected to enable continuous measurement value detection, processing and/or transmission over the entire conventional range of monitored parameters up to the hazardous region.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Raumüberwachungssensor mit in einem gemeinsamen Gehäuse integrierten, nach unterschiedlichen, physikalischen Prinzipien arbeitenden Rauchund Temperatursensoren sowie mit einer oder mehreren Schnittstellen für den Anschluß an eine Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale zur Übertragung der Sensor-Meßsignale.The invention is directed to a room surveillance sensor with integrated in a common housing according to different smoke and working physical principles Temperature sensors as well as with one or more interfaces for connection to a fire alarm and / or building control center for the transmission of the sensor measurement signals.

Automatische Brandmelder werden oftmals mit Rauchsensoren aufgebaut, welche nach dem Lichtschrankenprinzip betrieben werden: Bei einer mit Rauch angfüllten Atmosphäre wird der Transmissionsgrad eines Lichtstrahls herabgesetzt, was von einem lichtempfindlichen Element erkannt wird und einen Alarm auslöst. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Räumen, welche nachts nicht beheizt oder klimatisiert werden, erhebliche Temperaturschwankungen auftreten können, so daß sich Tau auf den Linsen eines derartigen, optischen Rauchsensors niederschlagen kann, was zu einer Brechung und/oder (Teil-) Absorption des Meßlichtstrahls führt. Hierdurch kann ebenfalls der Transmissionsgrad erheblich herabgesetzt werden, so daß mitunter Fehlalarme ausgelöst werden. Um die durch das unnötige Ausrücken der Feuerwehr verursachten Kosten zu senken, sind deshalb bereits zwei mit unterschiedlichen, physikalischen Prinzipien betriebene Sensoren in einem Brandmelder integriert worden, wobei ein Alarm erst ausgelöst wird, wenn beide Sensoren übereinstimmend Gefahr in die zierenden Meßwerte liefern. Als zweiter Sensor kann bspw. ein Hitzesensor verwendet werden. Weiterhin ist in einem derartigen Brandmelder oftmals eine Vorverarbeitungsbaugruppe enthalten, welche beide Sensormeßwerte miteinander verknüpft und ein Summenalarmsignal erzeugt. Aufgrund dieser aufwendigen Konstruktion ist ein derartiger, weitgehend fehlalarmsicherer Brandmelder jedoch viel teuerer als ein einzelner Rauchmelder. Der einzige Nutzeffekt, nämlich, daß Fehlalarme vermieden werden, wird von Betreibern naturgemäß nicht wahrgenommen, und da sich ein weiterer Nutzeffekt bei derartigen aufwendigen Brandmeldern nicht realisieren läßt, werden diese technisch ausgereiften Produkte in der Praxis bislang zaghaft eingesetzt.Automatic fire detectors are often equipped with smoke sensors built up, which operates according to the light barrier principle in an atmosphere filled with smoke Transmittance of a light beam is reduced, which of a light sensitive element is detected and an alarm triggers. However, it has been shown that in rooms which not heated or air-conditioned at night, considerable Temperature fluctuations can occur, causing dew to build up the lenses of such an optical smoke sensor can result in refraction and / or (partial) absorption of the measuring light beam. This can also Transmittance can be significantly reduced, so that sometimes False alarms are triggered. To the through the unnecessary Deployment of the fire brigade is lower therefore two with different, physical Principles operated sensors integrated in a fire detector an alarm is only triggered when both Sensors matching danger in the decorative measured values deliver. For example, a heat sensor can be used as the second sensor become. Furthermore, is in such a fire alarm often include a preprocessing assembly, both of which Sensor readings linked together and a total alarm signal generated. Because of this complex construction such a largely false alarm-proof fire detector much more expensive than a single smoke alarm. One and only Benefit, namely that false alarms are avoided naturally not perceived by operators, and there further benefit in such complex fire detectors cannot be realized, these are technically mature Products have so far been used tentatively in practice.

Aus diesen Nachteilen des bekannten Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen mit zwei oder mehreren Sensoren bestückten Gefahrenmelder derart weiterzubilden, daß die hohen Herstellungskosten durch einen zusätzlichen Nutzeffekt aufgefangen werden können.These disadvantages of the known prior art result the problem initiating the invention, one with two to further develop hazard detectors equipped with one or more sensors, that the high manufacturing cost due to an additional Efficiency can be caught.

Es ist vorgeschen, daß ein oder mehrere Sensoren derart ausgelegt und der (die) betreffende(n) Meßsignalbereich(e) derart gewählt ist (sind), daß eine kontinuierliche Meßwerterfassung, -verarbeitung und -weiterleitung über den gesamten, üblichen Bereich der überwachten Größe(n) bis in den Gefahrenbereich hinein möglich ist. Hierbei wird demnach neben dem eigentlichen Gefahrenbereich, in welchem auch bekannte Multisensoren zwecks Erzeugung eines Alarmsignals ansprechen, auch der übliche Bereich der zu überwachenden Größen erfaßt. Dies bedeutet, daß bspw. bei einem Wärmesensor auch Temperaturen unterhalb der üblichen Raumtemperatur bspw. ab 0 °C, oder ab - 10 °C oder darunter erfaßbar sind. Bei einem Rauchsensor bedeutet dies, daß nicht nur eine erhebliche Absorption, wie sie durch dichten Qualm hervorgerufen wird, sondern bereits eine minimale Lufttrübung, die bspw. durch Zigarettenrauch verursacht sein kann, erfaßt wird, um die Luftqualität in einem Raum zu überwachen. Indem die solchermaßen erzeugten Meßwerte entweder direkt oder indirekt über die Brandmeldezentrale an die Gebäudeautomatisation weitergeleitet werden, können dort entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, bspw. die Klimaanlage oder Heizung nachgeregelt oder eine Lüftungseinrichtung eingeschalten werden, um die überwachten Größen bei vorgegebenen Sollwerten zu stabilisieren. Dadurch können die von den aufwendigen und daher teueren Gefahrenmeldern gewonnenen Meßwerte auch für eine Verbesserung des Raumklimas verwendet werden, wobei zusätzliche Sensoren nun entbehrlich sind. Durch diese Einsparung von weiteren Sensoren können die erhöhten Kosten der aufwendigeren Brandmelder aufgefangen werden. Hierdurch wird es möglich, ohne nennenswerte Zusatzkosten zuverlässigere Brandmelder einzusetzen und Fehlalarme zu vermeiden.It has been suggested that one or more Sensors designed in this way and the relevant measurement signal area (s) is (are) chosen such that a continuous Measured value acquisition, processing and forwarding over the entire, usual range of monitored Size (s) up to the danger zone. in this connection is therefore next to the actual danger zone, in which also known multisensors for the purpose of generating a Alarm signal, also the usual range of the monitoring quantities recorded. This means that, for example Heat sensor also temperatures below the usual Room temperature, for example, from 0 ° C, or from - 10 ° C or below are detectable. With a smoke sensor, this does not mean that only a significant absorption, as caused by thick smoke is caused, but already minimal air turbidity, which can be caused, for example, by cigarette smoke, is detected to monitor the air quality in a room. By making the measurement values generated in this way either directly or indirectly via the fire alarm center to the building automation can be forwarded there, corresponding Measures are taken, for example the air conditioning or heating readjusted or a ventilation device switched on to the monitored quantities at specified target values to stabilize. This allows the elaborate and therefore expensive measured values also obtained for an improvement in the indoor climate can be used, with additional Sensors are now unnecessary. Through this saving of additional sensors can increase the cost of more complex fire detectors. This will it is possible to be more reliable without significant additional costs Use fire detectors and avoid false alarms.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, Sensoren mit einer kurzen Ansprechzeit zu verwenden, so daß auch die Anstiegszeiten der Meßwerte exakt übertragen werden können. Dies hat den Vorteil, daß in einer Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale auch eine dynamische Auswertung der eintreffenden Signale möglich ist. Bspw. kann ein plötzlicher Temperaturanstieg auch nur um wenige Grade ein besseres und vor allem früheres Indiz für einen Brand darstellen als ein allmählicher Temperaturanstieg, der bspw. auf eine Fehlfunktion der Heizung od. dgl. zurückzuführen ist.It is within the scope of the invention to use sensors with a short Use response time, so that the rise times of Measured values can be transferred exactly. This has the advantage that in a fire alarm and / or building control center also a dynamic evaluation of the incoming signals is possible. For example. can a sudden rise in temperature even a few degrees better and above all earlier Indicate a fire as a gradual rise in temperature, the malfunction of the heating system, for example. Like. Is attributable.

Durch Kombination mit weiteren Sensoren, bspw. für Feuchtigkeit- oder Bewegung kann die Fehlalarmsicherheit und die Einsatzmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors weiter gesteigert werden. So kann ein Feuchtigkeitssensor bspw. einen positiven Hinweis darauf liefern, daß eine Betauung des optischen Linsensystems eines Rauchsensors zu befürchten ist. Ein Bewegungsmelder kann zusätzliche Informationen darüber liefern, ob eine Rauchentwicklung bspw. auf Raucher zurückzuführen sein kann. Auch lassen sich derartige Informationen zusätzlich für eine Klimaregelung verwenden, wobei insbesondere ein Bewegungssensor dafür verwendet werden kann, die Gegenwart von Personen in einem Raum festzustellen und daraufhin den Temperatursollwert der Klima- oder Heizungsanlage um einige Grade anzuheben.By combining with other sensors, e.g. for moisture or movement can increase the false alarm security and the possible application of a room surveillance sensor according to the invention can be further increased. So can a moisture sensor For example, provide a positive indication that a Condensation on the optical lens system of a smoke sensor fear. A motion detector can provide additional information about whether smoke development, for example Can be attributed to smokers. Such can also be Use additional information for climate control, a motion sensor in particular being used for this can determine the presence of people in a room and then the temperature setpoint of the air conditioning or heating system to raise a few degrees.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß wenigstens eine Schnittstelle brandschutztechnischen Anforderungen entspricht. Da der primäre Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Sensors auf dem Brandmeldegebiet liegt, erfordert der Einsatz eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors bei einer durch Baubehörden und/oder Versicherungen vorgeschriebenen Brandmeldeanlage die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen, insbesondere auch an die Schnittstellen.It is within the scope of the invention that at least one Interface meets fire protection requirements. Since the primary application of the invention The sensor is located in the fire detection area, requires use of a room surveillance sensor according to the invention in a prescribed by building authorities and / or insurance companies Fire alarm system compliance with legal requirements, especially at the interfaces.

Andererseits empfiehlt es sich, daß wenigstens eine Schnittstelle den Anforderungen für Gebäudeleitinstallationsbussen entspricht. Die Gebäudeleitzentrale kann die für die Klimaregelung notwendigen Meßwerte entweder über die Brandmeldezentrale erhalten oder aber durch eine direkte Ankopplung des betreffenden Raumüberwachungssensors an einen Installationsbus des Gebäudeleitsystems. Für diesen letzteren Fall sollte an dem Raumüberwachungssensor eine entsprechende Schnittstelle vorhanden sein.On the other hand, it is recommended that at least one interface the requirements for building management installation buses equivalent. The building control center can be used for climate control necessary measured values either via the fire alarm control panel received or by a direct coupling of the concerned room monitoring sensor to an installation bus of the building management system. For the latter case a corresponding interface on the room monitoring sensor to be available.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin durch einen oder mehrere Digitalisierungsbausteine zwecks Übertragung der Meßwerte als Digitalwerte aus. Eine derartige Signalübertragung ist genauer und zuverlässiger als eine Übertragung analoger Meßwerte.The invention is further characterized by one or more Digitization modules for the transmission of the measured values as digital values. Such a signal transmission is more accurate and reliable than a transmission of analog measured values.

Die Erfindung sieht weiterhin einen oder mehrere Multiplexbausteine zur Übertragung der Meßwerte in Multiplextechnik vor. Hierdurch ist es möglich, über eine einzige, bspw. als Zwei-Draht-Leitung ausgeführte Verbindung die Meßwerte mehrerer Sensoren zu übertragen, so daß der Installationsaufwand weiter herabgesetzt wird. Ein derartiger Baustein kann auch als intelligenter Kommunikationsbaustein ausgebildet sein, der von einer Brandmelde- und/oder Gebäudeleitzentrale über eine bestimmte Adresse angesprochen wird und sodann den Meßwert eines oder mehrer Sensoren überträgt.The invention further provides one or more multiplex modules for transmission of the measured values in multiplex technology in front. This makes it possible to use a single, for example Connection made two-wire line the measured values of several Transfer sensors, so the installation effort is further reduced. Such a building block can also be designed as an intelligent communication module, from a fire alarm and / or building control center a specific address is addressed and then the measured value transmits one or more sensors.

Weiterhin ist es möglich, einen oder mehrere Modulationsbausteine zur Modulation einer Trägerfrequenz mit den Meßwerten einzusetzen. Hierdurch kann die Übertragungskapazität und -qualität und damit die Zuverlässigkeit der Anlage weiter verbessert werden.It is also possible to use one or more modulation modules for modulating a carrier frequency with the measured values use. This allows the transmission capacity and -Quality and thus the reliability of the system further be improved.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, einen Mikroprozessor zur Steuerung der Kommunikation der Sensoren mit der(den) angeschlossenen Zentrale(n) zu verwenden. Diesem Mikroprozessor kann auch gleichzeitig die Auswertung der unterschiedlichen Meßsignale der vorhandenen Sensoren übertragen sein sowie die Entscheidung, ob ein außergewöhnlicher Fall vorliegt, der das Eingreifen der Brandmelde- oder Gebäudeleitzentrale erfordert. Solchenfalls kann weiter vorgesehen sein, daß der Mikroprozessor die Aussendung eines Notrufs an die betreffende Zentrale veranlaßt, damit dieselbe so früh als möglich über die Ausnahmesituation unterrichtet wird und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann.Finally, it corresponds to the teaching of the invention, a microprocessor to control the communication of the sensors with of the connected center (s). This microprocessor can also simultaneously evaluate the different Transfer measurement signals from the existing sensors be as well as deciding whether an exceptional case the intervention of the fire alarm or building control center requires. In such a case, further provision can be made be that the microprocessor to send an emergency call prompted the relevant center to do the same so early is informed of the exceptional situation as possible and appropriate countermeasures can be initiated.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors.More details, features and advantages based on the Invention result from the following description of a preferred embodiment of the invention and based on the drawing. This shows in the single figure Block diagram of a room surveillance sensor according to the invention.

Kernstück des erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors 1 ist ein Rauchsensor 2, der bspw. nach einem optoelektronischen Prinzip funktioniert, sowie ein Temperatursensor 3, der bspw. als Halbleitersensor aufgebaut ist. Diese Sensoren sind erfindungsemäß derart ausgelegt, daß ihre Ausgangssignale 4, 5 innerhalb eines weiten Berichs der überwachten, physikalischen Größe proportional zu der überwachten Größe sind. Bspw. kann der Temperatursensor 3 auch Temperaturen um oder gar unterhalb des Gefrierpunktes exakt bstimmen, während der Rauchsensor 2 bereits kleinste Trübungen der Raumluft erfaßt. Diese hohe Emfpindlichkeit kann allerdings bei einer einfacheren Ausführungsform auch auf einen der beiden Sensoren beschränkt sein.The core of the room surveillance sensor 1 according to the invention is a smoke sensor 2, for example after an optoelectronic Principle works, as well as a temperature sensor 3, for example. is constructed as a semiconductor sensor. These sensors are according to the invention designed such that their output signals 4, 5 within a wide range of monitored, physical Size are proportional to the monitored size. For example. The temperature sensor 3 can also have temperatures around or even below of the freezing point exactly, while the smoke sensor 2 already recorded the smallest cloudiness in the room air. This However, high sensitivity can be achieved with a simpler one Embodiment also limited to one of the two sensors his.

Die Ausgangssignale 4, 5 der Sensoren 2, 3 werden einem Aufbereitungsbaustein 6 zugeführt, der die Signale auf einen vorgegebenen Bereich nominiert, bspw. 0...10 V oder 4...20 mA, oder der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler umfaßt, um die Singale 4, 5 einer digitalen Weiterverarbeitung zugänglich zu machen.The output signals 4, 5 of the sensors 2, 3 become a processing module 6 supplied, the signals on one specified range, e.g. 0 ... 10 V or 4 ... 20 mA, or which comprises one or more analog-to-digital converters, around the signals 4, 5 of a digital further processing to make it accessible.

In der einfachsten Konfiguration eines erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensors 1 können insbesondere analoge Stromoder Spannungssignale zwecks Weiterleitung an eine übergeordnete Brandmeldezentrale 7 an einer Schnittstelle 8 ausgegeben werden.In the simplest configuration of an inventive Room monitoring sensor 1 can in particular be analog current or Voltage signals for forwarding to a higher-level Fire control panel 7 issued at an interface 8 become.

Zusätzlich kann in dem erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensor 1 ein intelligenter Baustein 9, bspw. ein Mikroprozessor, eingebaut sein, der die beiden, aufbereiteten 6 Sensorsignale 4, 5 auswertet, hierbei evtl. miteinander verknüpft und ggf. einen Notruf an die Brandmeldezentrale 7 generieren kann. Auch kann dieser Mikroprozessor 9 dazu verwendet werden, einen Kommunikationsbaustein 10 zu steuern, der ebenfalls optional ist.In addition, in the room surveillance sensor according to the invention 1 an intelligent module 9, for example a microprocessor, be installed, the two, processed 6 sensor signals 4, 5 evaluates, possibly linked to each other and possibly can generate an emergency call to the fire alarm center 7. This microprocessor 9 can also be used to create a To control communication module 10, which is also optional is.

Die Kommunikationsbaugruppe 10 kann mit einer eigenen Intelligenz ausgestattet sein und bspw. von der Brandmeldezentrale 7 addressierbare Speicherplätze aufweisen, in denen die aufbereiteten 6 Sensormeßsignale 4, 5 für eine Abfrage durch die Brandmeldezentrale 7 zur Verfügung gestellt werden. Bei einer rein analogen Realisierung ohne Mikroprozessor 9 kann die Kommunkationsbaugruppe 10 bspw. einen oder mehrere Modulationsbausteine aufweisen, um die unterschiedlichen Meßwerte mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen über dieselbe Zwei-Draht-Leitung 8 an die Brandmeldezentrale 7 zu übertragen.The communication module 10 can have its own intelligence be equipped and for example from the fire alarm center 7 addressable memory locations in which the processed 6 sensor measurement signals 4, 5 for a query by the Fire alarm center 7 are provided. At a purely analog implementation without a microprocessor 9 can Communication module 10, for example, one or more modulation modules to use the different measured values different carrier frequencies over the same two-wire line 8 to be transmitted to the fire alarm control panel 7.

Aufgrund des großen Meßbereichs sind die Meßwertsignale 4, 5 auch für eine Gebäudeleitzentrale 11 interessant. Diese kann sich die entsprechenden Meßwerte 4, 5 entweder durch Kommunikation 12 mit der Brandmeldezentrale 7 beschaffen oder sie kommuniziert auf direktem Weg, d.h., über eine eigene Schnittstelle 13, mit dem erfindungsgemäßen Raumüberwachungssensor 1, um die benötigten Informationen aus erster Hand zu erhalten.Due to the large measuring range, the measured value signals 4, 5 also interesting for a building control center 11. This can the corresponding measured values 4, 5 either through communication 12 with the fire alarm center 7 or procure them communicates directly, i.e. via its own Interface 13 with the room surveillance sensor according to the invention 1 to get the information you need first hand receive.

Bei einem direkten Anschluß sowohl an die Brandmeldezentrale 7 als auch an eine Gebäudeleitzentrale 11 obliegt es dem intelligenten Baustein 9, sofern vorhanden, zu entscheiden, ob und welche Art von Ausnahmesituation vorliegt. Signalisieren bspw. beide Sensoren 2, 3 eine Brandgefahr, wird ein Notruf an die Brandmeldezentrale 7 geschickt 8, sensiert andererseits ausschließlich der Temperatursensor 3 ein Ansteigen der Raumtemperatur, so kann eine entsprechende Meldung an die Gebäudeleitzentrale 11 ausgegeben 13 werden.With a direct connection to both the fire alarm control panel 7 as well as to a building control center 11 it is up to the intelligent Module 9, if available, to decide whether and what kind of exceptional situation exists. Signal For example, both sensors 2, 3 a fire hazard, an emergency call sent 8 to the fire alarm control panel 7, on the other hand senses only the temperature sensor 3 an increase in Room temperature, a corresponding message can be sent to the building control center 11 to be issued 13.

Claims

Space-monitoring sensor (1) having smoke sensors (2) and temperature sensors (3), which are integrated in a common housing and operate according to different physical principles, and also having one or more interfaces (8, 13) for connection to a central fire alarm system (7) and/or a central building services management system (11) for the transmission of the sensor measurement signals (4, 5), characterised in that one or more sensors (2, 3) are designed in such a way and the relevant measurement signal range(s) (4, 5, 8, 13) is (are) selected in such a way that continuous measured-value acquisition, processing and routing of the variable(s) that is (are) monitored is possible within a range outside the actual danger range of the variable(s) that is (are) monitored up to within the danger range.
Space-monitoring sensor according to claim 1, characterised in that the measuring range of the temperature sensor (3) starts below the usual room temperature, for example at 0°C.
Space-monitoring sensor according to claim 1 or 2, characterised in that the sensors (2, 3) have a short response time in order to reproduce rise times of the measured values in an unadulterated manner.
Space-monitoring sensor according to one of claims 1 to 3, characterised by further sensors, for example for humidity and/or movement.
Space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised in that at least one interface (8) meets fire-protection practice requirements.
Space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised in that at least one interface (13) meets the requirements for building services management installation buses.
Space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised by one or more digitization modules (6) for the transmission (8, 13) of the measured values (4, 5) as digital values.
Space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised by one or more multiplex modules for the transmission (8, 13) of the measured values (4, 5) in multiplex technology.
space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised by one or more modulation modules (10) for the modulation of a carrier frequency with the measured values (4, 5).
Space-monitoring sensor according to one of the preceding claims, characterised by a microprocessor (9) for controlling the communication (8, 13) of the sensors (2, 3) with the connected central system(s) (7, 11).