CH668496A5 - Verfahren zur uebertragung von messwerten in einem ueberwachungssystem. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Messwerten in einem Überwachungssystem zum Schutz von Gebäuden gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Lösung vielfältiger Überwachungsaufgaben werden Messstellen in ausgedehnten Objekten verteilt und über eine Signallinie an eine Signalzentrale angeschlossen. In diesem Zusammenhang wird es immer wichtiger, die genaue Herkunft der Messwerte zu kennen, um die Bedürfnisse einer intelligenten Signalverarbeitung zu befriedigen, d.h. die Messstelle muss identifizierbar sein.

Die Identifizierbarkeit der Messstellen ist grundsätzlich auf drei verschiedene Arten zu erreichen. Die älteste bekannte, heute aber nur noch sehr wenig angewandte Methode besteht darin, von jeder Messstelle eine separate Leitung zur Signalzentrale zu ziehen. Diese Lösung ist mit einem sehr hohen Installationsaufwand verbunden. Moderne Systeme verwenden daher entweder das Kettenfortschaltprinzip, bei welchem die Messstellen in Serie geschaltet sind und die Identifizierung durch Zählen entsprechender Fortschaltimpulse erfolgt (siehe Fig. 1), oder individuell fest adressierte Messstellen, welche parallel an die Leitung angeschaltet sind (Fig. 2). Ein auf dem Fortschaltprinzip nach Fig. 1 beruhendes Verfahren ist in DE-AS 2 533 382 beschrieben.

Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden zuletzt genannten Verfahren besteht darin, dass beim Fortschaltprinzip alle Messstellen identisch sein können, während sich beim Parallelsystem die Messstellen durch ihre Adresse unterscheiden, was entweder durch Schalter oder sonstige Programmierhilfsmittel erreicht wird. Es leuchtet ein, dass identische Messstellen sowohl vom Standpunkt der Grossserienfertigung als auch der Wartung entscheidende Vorteile aufweisen und ausserdem die Gefahr der Vertauschung und Fehladressierung ausschliessen. Die bekannten Verfahren zur Identifizierung von Messstellen in Übertragungssystemen weisen folgende Nachteile auf:

1) Hoher Installationsaufwand, falls pro Messstelle eine separate Ader zurückgeführt wird.

2) Die beim Kettenfortschaltprinzip entstehenden langen Pausen in der Stromversorgung der abgetrennten Messstellen erfordern eine entsprechend leistungsfähige lokale Spannungsversorgung.

3) Beim Kettenfortschaltprinzip ist kein Signal vorhanden, welches die dauernde Synchronisation von Systemen erlaubt, die mit einem definierten Zeitraster arbeiten.

4) Das Kettenfortschaltprinzip reduziert die Übertragungskapazität bei Systemen mit definiertem Zeitraster, da nach dem Zuschalten einer Messstelle erst eine bestimmte Zeit zu deren Synchronisation verstreicht.

5) Unterschiedliche Messstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Übertra5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

668 496

gung von Messwerten in einem Übertragungssystem und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die vorstehend genannten Nachteile vermeidet und insbesondere, ein Übertragungssystem zu schaffen, welches bei geringem Installationsaufwand eine sichere Identifizierung der Messstellen, die Aufrechterhaltung deren Synchronisation auf ein definiertes Zeitraster und die Übertragung von deren Messwerten an eine Signalzentrale ermöglicht, wobei identische Messstellen, welche kettenförmig an die Signalzentrale angeschlossen sind, verwendet werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Messstellen so auszugestalten, dass sie über schleifenförmig angeordnete Signallinien von beiden Seiten her von der Signalzentrale angesteuert werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ein wesentlicher Nachteil des Kettenfortschaltverfahrens, nämlich, dass die von der Signalzentrale weiter entfernten Messstellen längere Zeit hindurch weder Speisespannung noch Signal erhalten, vermieden.

Die Feststellung der Herkunft der von den Messstellen in der Signalzentrale eintreffenden Signale, d.h. ihre Identifizierung, ist nach zwei Methoden möglich: Erstens durch Zählen der ausgesandten Befehle und zweitens durch die Messstellen-Adresse, sofern ein Zyklus mit speziellen Befehlen zum Setzen einer individuellen Adresse im Adressspeicher einer Messstelle verwendet worden ist. Durch die Kombination beider Methoden, d.h. durch Vergleich der Anzahl ausgesandter Befehle mit der von den Messstellen zur Signalzentrale rückgemeldeten individuellen Adresse, lässt sich ein sehr hoher Sicherheitsgrad der Messstellenidentifizierung erreichen.

Die Übertragung der Messwerte kann nun so erfolgen, wie es in der DE-AS 2 533 382 beschrieben wurde, d.h. es werden bei jedem Abfragezyklus die Schaltelemente betätigt. Die Übertragung kann aber auch wie bei einem Parallel-Übertragungssy-stem erfolgen, wobei die Schaltelemente geschlossen bleiben.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäs-sen Verfahrens besteht aus Messstellen, welche einen Messgrös-sensensor, einen Messwertwandler, eine Kontrolleinheit, einen Adressenspeicher und ein Schaltelement aufweisen.

Im folgenden wird anhand der Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein serielles, kettengeschaltetes Überwachungssystem nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein parallel adressiertes Überwachungssystem des Standes der Technik,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Messstelle MS zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und

Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Überwachungssystems.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen Überwachungssystems nach dem Kettenfortschaltprinzip. Von einer Signalzentrale Z gehen eine oder mehrere Signallinien L aus, an welche jeweils mehrere Messstellen MS angeschlossen sind. Die Messstellen MSm enthalten im wesentlichen ausser den Messsensoren und Messwertwandlern einen Signalempfänger, eine Ablaufsteuerung, einen Signalgenerator und ein Schaltelement Sm. Nach Anlegen der Linienspannung an die Signallinie L beginnt in der Messstelle MSI ein Zeitglied zu laufen. Nach einer bestimmten Verzögerung schliesst das Schaltelement S1 und legt die Linienspannung an die zweite Messstelle MS2, wo ebenfalls wieder ein Zeitglied zu laufen beginnt. Auf diese Art schliessen nacheinander alle Schalter der Messstellen MSm einer Signallinie L. Dieser Vorgang lässt sich periodisch wiederholen, so dass alle Messstellen MS einer Linie zyklisch abgefragt werden.

Nach Anlegen der Linienspannung an eine Messstelle MSm bzw. beim Schliessen des betreffenden Schaltelementes Sm kann eine Übertragung des Messwertes des Messsensors M an die Signalzentrale Z erfolgen.

In den Messstellen befindliche Speicherkondensatoren stellen die Energieversorgung der Messstelle während eventuell auftretender systembedingter Spannungsunterbrechungen sicher.

Fig. 2 zeigt ein herkömmliches parallel adressiertes Überwachungssystem. Die einzelnen Messstellen MS der gesamten Anlage sind wie in Fig. 1 auf verschiedene Signallinien L verteilt und über diese Signallinie L mit der Signalzentrale Z verbunden. Jede Signallinie L besteht aus einer Zweidrahtleitung, an die alle Messstellen MS einer Signallinie L parallel angeschlossen sind. Jede Messstelle MS ist durch eine fest eingestellte Adresse Am charakterisiert. Durch Aussenden dieser charakteristischen Adresse Am kann die Signalzentrale Z jede beliebige Messstelle MSm aufrufen und zum Beispiel zur Abgabe ihres Messwertes veranlassen. Die Adresssignale können beispielsweise aus einer digitalen Impulsfolge, einer bestimmten Span-nungs-, Frequenz- oder Tonfolge, oder aus beliebigen Kombinationen dieser Elemente bestehen. Bei einer grösseren Anzahl von Messstellen MS pro Signallinie L kommt praktisch nur eine digitale Impulsfolge in Frage, weil sich damit eine fast beliebige Anzahl verschiedener Adressen mit integrationsfreundlichen Elementen von bescheidener Genauigkeit realisieren lässt.

Durch weitere digitale Impulsfolgen können zudem auch komplizierte Instruktionen an die jeweils adressierte Messstelle übermittelt werden.

Ein offenkundiger Nachteil des beschriebenen Parallelsystems besteht in der Möglichkeit einer Messstellen-Verwechs-lung oder einer nur schwer auffindbaren Fehladressierung. Ausserdem setzt ein Leitungskurzschluss eine ganze Signallinie ausser Betrieb.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Messstelle MS für den Einsatz im erfindungsgemässen Übertragungsverfahren. Die Messstelle MS kann ein Brandmelder, z.B. ein Ionisationsmelder, ein optischer Rauchmelder, ein Temperaturmelder oder ein Flammenmelder, oder ein Überwachungsgerät in einem Intru-sionsschutzsystem, z.B. ein passiver Infrarotmelder, ein Ultraschallmelder oder ein Geräuschmelder, oder eine beliebige Messstelle in einem Übertragungssystem sein.

In jeder Messstelle MS ist ein richtungssymmetrisches (bilaterales) Schaltelement S vorhanden, das die beiden Eingangs/ Ausgangsklemmen 1 und 2 miteinander verbindet. In der Baugruppe B sind ein Messsensor M ein Messwertwandler W, eine Kontrolleinheit KE, ein Adressspeicher AR und ein Befehlsspeicher BS vorgesehen.

Der Zustand des Schaltelementes S wird von der Kontrolleinheit KE gesteuert, welche auch Mittel zur Signalerkennung enthält. Über die Klemmen 1 und 3A einerseits und die Klemmen 2 und 3B andererseits sind die Messstellen miteinander und mit der Signalzentrale Z verbunden, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Da das Schaltelement S richtungssymmetrisch (bilateral) ausgebildet ist, können die Messstellen MS von beiden Seiten her mit Strom versorgt werden, d.h. die Signalleitungen können sowohl mit den Klemmen 1 und 3A als auch mit den Klemmen 2 und 3B der Messstelle MS verbunden werden, was eine Vereinfachung und Erhöhung der Sicherheit bei der Montage bedeutet.

Weiterhin enthält die Kontrolleinheit KE je einen Leitungskurzschlussdetektor für die linke und rechte Anschlussklemme. Wenn ein Kurzschluss erkannt ist, wird durch Öffnen des Schaltelementes S ein Absinken der Spannung an der nicht kurzgeschlossenen Klemme unter die nötige Betriebsspannung verhindert. Dadurch ist es möglich, den Betrieb sämtlicher Messstellen MS bis zum Leitungskurzschluss aufrechtzuerhalten.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

668 496

Die Messstellen MS sind bezüglich der Anschlussklemmen symmetrisch, d.h. vertauschbar. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass die Signallinie L von der letzten Messstelle MS wieder zur Signalzentrale zurückgeführt wird: Die Überwachung der Messstelle MS kann nun von zwei Seiten erfolgen. Hierdurch wird in Verbindung mit dem erwähnten Kurzschlussdetektor ermöglicht, bei einem Leitungs-Kurzschluss oder -unterbrach den Datenverkehr von und zu den Messstellen MS voll aufrechtzuerhalten, bei gleichzeitiger Meldung der Linienstörung. Von grosser Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass durch das erfin-dungsgemässe Verfahren der Ort der Linienstörung leicht ermittelt werden kann. Dies ist ein besonderer Vorteil, denn es ist allgemein bekannt, dass das Auffinden von Leitungsfehlern sehr aufwendig und zeitraubend ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Übertragungssystems mit Messstellen MS, die von der Signalzentrale Z aus angesteuert sind. Es sind wie in Fig. 1 alle Messstellen MSm auf eine oder mehrere Signallinien L verteilt. Die Messstellen MS sind entsprechend Fig. 3 aufgebaut, d.h. sie enthalten ein richtungssymmetrisches (bilaterales) Schaltelement S, welches das auf der einen Eingangs/Ausgangsklemme Kl ankommende Liniensignal zur anderen Eingangs/Ausgangsklem-me K2 durchschalten und Veränderungen in das durchgeschaltete Liniensignal einfügen kann und in den Baugruppen B je einen Messsensor M, einen Messwertwandler W, eine Kontrolleinheit KE, einen Adressspeicher AR zur Speicherung der individuellen Messstellenadresse und einen Befehlsspeicher BS zur Speicherung der Befehle.

Die vom Schaltelement S in das Liniensignal eingefügten Veränderungen werden als «Markierung» bezeichnet. Die Markierung macht sich in der von der Messstelle MS abgehenden Leitung als momentaner Spannungsunterbruch bemerkbar, was nachfolgenden Messstellen MS anzeigt, dass die von der Signalzentrale Z kommende Information nicht ausgewertet und nur zu Synchronisationszwecken benützt werden darf. Bei Inbetriebnahme sind alle Schaltelemente S leitend, so dass alle Messstellen MS auf die im Liniensignal enthaltene Synchronisierinformation synchronisieren können. Ein Rückstellbefehl vor Beginn eines Zyklus zur Abfrage von Messwerten bringt alle m Messstellen MS in einen neutralen Zustand, was dazu führt, dass alle Schaltelemente S, von der zugehörigen Kontrolleinheit KE gesteuert, zu einem definierten Zeitpunkt innerhalb des von der Synchronisierinformation gegebenen Zeitrasters, durch kurzzeitiges Öffnen einen momentanen Spannungsunterbruch als Markierung in das abgehende Liniensignal einfügen, wodurch alle auf die erste Messstelle MSI folgenden m — 1 Messstellen ein Signal mit einer Markierung erhalten, welches sie ausschliesslich zur Synchronisation verwenden. Da die Messstellen synchron laufen, erfolgt das Einprägen des Spannungsunterbruches immer zum gleichen Zeitpunkt innerhalb des definierten Zeitrasters, was zu den übrigen Zeiten eine störungsfreie Übertragung der Information erlaubt.

Die erste Messstelle MSI empfängt als einzige ein Liniensignal ohne Markierung, was bewirkt, dass sie als einzige das Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, antwortet, danach keine Befehle ausser dem Rückstellbefehl akzeptiert und keine Markierung mehr einfügt, indem sie das Schaltelement S dauernd eingeschaltet lässt. Das dauernde Einschalten des Schaltelements S hat zur Folge, dass von nun an das von der Signalzentrale Z kommende Liniensignal ohne Markierung zur nachfolgenden Messstelle MS2 gelangt, wodurch dieselbe nach Auswertung den entsprechenden Befehl ausführt, antwortet, danach ebenfalls nur noch den Rückstellbefehl akzeptiert und das zugehörige Schaltelement S dauernd einschaltet. Dies bewirkt, dass auch die übernächste Messstelle MS2 aktiv wird,

weil sie ein Liniensignal ohne Markierung erhält. Der Zyklus dauert so lange, bis der beschriebene Vorgang nacheinander an allen in der Signallinie L vorhandenen Messstellen MS abgelaufen ist. Nach Abschluss des Zyklus geht ein Rückstellbefehl an alle Messstellen MS, in den neutralen Zustand zu gehen und ihre Markierung durch kurzzeitiges Öffnen des Schaltelements S wiedereinzufügen. Es kann darauf ein neuer Zyklus gestartet werden.

Die Möglichkeit individuelle Befehle an jede einzelne Messstelle MS zu geben, wird bei Inbetriebnahme des Übertragungssystems dazu benützt, um jeder Messstelle MS eine individuelle Messstellen-Adresse zu übermitteln, die sie in ihrem Adressregister AR speichert. Auf diese Weise erhält jede Messstelle MS eine Identifikation, die sie von den übrigen Messstellen unterscheidet. Diese Art der Adressierung vermeidet jede Manipulation an den Messstellen selbst und erlaubt sowohl die Ausnützung der Vorteile des Parallelsystems als auch jener des Kettenschaltungssystems, ohne aber deren Nachteile zu haben. Selbstverständlich kann man bei Systemausfall, Störung oder Wartung die Adressen jederzeit neu in die Register einschreiben.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

V

2 Blätter Zeichnûngen

Claims (9)

668 496

1. Verfahren zur Übertragung von Messwerten in einem dem Schutz von Gebäuden dienenden Überwachungssystem mit Messstellen (MS), die einen Messsensor (M), einen Messwertwandler (W) und ein von einer Kontrolleinheit (KE) angesteuertes Schaltelement (S) enthalten, und die zur Signalübertragung kettenförmig über Signallinien (L) an erste Klemmpaare (Kl) einer Signalzentrale (Z) angeschlossen sind, in welcher die Signale dann zur Gewinnung differenzierter Störungs- bzw. Alarmmeldungen verknüpft werden, wobei die in den Messstellen (MS) vorhandenen Schaltelemente (S) bei Inbetriebnahme leitend sind, wodurch ein von der Signalzentrale (Z) auf die Signallinien (L) gegebenes Liniensignal an alle Messstellen (MS) gelangt und diesen das Synchronisieren auf eine im Liniensignal enthaltene Synchronisierinformation erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Rückstellbefehl von der Signalzentrale (Z) alle Messstellen (MS) in einen neutralen Zustand gebracht werden, dass durch einen Steuerbefehl der Kontrolleinheit (KE) der ersten Messstelle (MSI) das zugehörige Schaltelement (S) zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des durch die Synchronisierinformation definierten Zeitrasters kurzzeitig geöffnet wird und dass durch diesen Spannungsunterbruch alle Messstellen (MS) mit Ausnahme der ersten Messstelle (MSI) ein Liniensignal mit einer in einem kurzzeitigen Spannungsunterbruch bestehenden Markierung empfangen, welche anzeigt,

dass das von der ersten Messstelle (MSI) empfangene Liniensignal nur zu Synchronisationszwecken und nicht zur Auswertung dient, dass die erste Messstelle (MSI) als einzige das empfangene Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, eine Antwort abgibt und danach das zugehörige erste Schaltelement (Sl) dauernd einschaltet, wodurch die nachfolgende Messstelle (MS2) ein Liniensignal ohne Markierung erhält, deshalb ihrerseits das empfangene Signal auswertet, den entsprechenden Befehl ausführt, eine Antwort abgibt und danach ebenfalls das zugehörige zweite Schaltelement (S2) dauernd einschaltet, so dass sich der Vorgang bei den weiteren Messstellen (MSm) wiederholen kann, bis der Zyklus bei der letzten Messstelle (MSm) abgeschlossen ist und ein neuer Zyklus durch einen Rückstellbefehl gestartet wird, indem alle Messstellen (MS) wieder in den neutralen Zustand gebracht werden.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Messstellen (MS) vorhandene Adressspeicher (AR) in vorgegebener Reihenfolge von der Signalzentrale (Z) aus durch geeignete Befehle mit den Adressen der Messstelle (MS) belegt werden.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Adressspeicher (AR), welcher sich in der der Signalzentrale (Z) nächstgelegenen Messstelle (MSI) befindet, mit der dieser Messstelle (MSI) zugehörigen Adresse belegt wird.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Adressspeicher (AR), welcher sich in der von der Signalzentrale (Z) entferntestgelegenen Messstelle (MSm) befindet, mit der dieser Messstelle (MSm) zugehörigen Adresse belegt wird.

5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen (MS) hinsichtlich des Anschlusses an die Signallinien (L) richtungssymmetrisch (bilateral) ausgebildet werden.

6. Verfahren gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signallinien (L) von der letzten Messstelle (MS) an zweite Klemmpaare (K2) der Signalzentrale (Z) zurückgeführt werden und dass die Messstellen (MS) von der Signal-zentrale (Z) sowohl über die Klemmpaare (Kl) als auch über die Klemmpaare (K2) angesteuert werden können.

7. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Belegung der Adressspeicher (AR) sämtlicher Messstellen (MS) einer Signallinie (L) alle

Schaltelemente (S) geschlossen werden und somit alle Messstellen (MS) der Signallinie (L) parallel an die Signalzentrale (Z) angeschlossen werden.

8. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Messstellen (MS) vorhandenen Kontrolleinheiten (KE) einen Kurzzschluss der Klemmpaare (1, 3A; 2, 3B), über welche die Messstellen (MS) mit der Signallinie (L) verbunden sind, erkennen können.

9. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen (MS) mit Messsensoren (M) zum Nachweis von Brandphänomenen oder Brandfolgeprodukten, zum Nachweis von schädlichen Gasen oder Dämpfen oder zum Nachweis von Eindringlingen in einen zu überwachenden Raum ausgerüstet werden.