DE102008036437B4 - Verfahren zum Bestimmen der Betriebsdauer eines Gefahrenmelders und Gefahrenmelder - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Gefahrenmelders mit mindestens einem Sensor, welcher Melder mit wenigstens einer Signalverarbeitungseinheit versehen ist, mittels derer aus der zeitlichen Entwicklung von Messwerten gt des Sensors oder Betriebswerten des Melders eine Information über dessen verbleibende Betriebsdauer gewonnen wird, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines geglätteten Signals Gt (2) der Mess- oder Betriebswerte gt (1) mittels exponentieller Glättung erster und zweiter Ordnung mit Glättungsparametern α (11) und β (11) und gewichteter Summierung der Ergebnisse g *t (8) aus der Glättung erster Ordnung und g **t (9) aus der Glättung zweiter Ordnung; b) Bestimmung der momentanen Steigung Ġt des geglätteten Signals Gt (2) aus g *t (8), g **t (9) und einem Glättungsparameter γ; c) Ermittlung der Information über die Zeitdauer bis zum vermutlichen Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle durch das geglättete Signal Gt (2) mittels der Steigung Ġt und deren Ausgabe als restliche Betriebsdauer oder Störung.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gefahrenmelders, insbesondere eines Streulichtbrandmelders mit mindestens einem Sensor, welcher Melder mit wenigstens einer Signalverarbeitungseinheit versehen ist, mittels derer aus der zeitlichen Entwicklung von Messwerten des Sensors oder Betriebsdaten des Melders eine Information über dessen verbleibende Betriebsdauer gewonnen wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen Gefahrenmelder, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.
• Gefahrenmelder, darunter auch Streulichtbrandmelder, wie sie beispielsweise aus der DE 103 00 868 A1 bekannt sind, werden inzwischen verbreitet, beispielsweise in der Gebäudeüberwachung, eingesetzt und sind in vielen Anwendungen einer widrigen Umgebung in Form von Staub ausgesetzt, der sich beispielsweise im Innern eines Streulichtbrandmelders an den Wänden der Messkammer absetzt.
• Dies führt dort zu einer erhöhten Reflexion des zur Rauchmessung ausgestrahlten Lichtes an eben diesen Wänden und somit zu einer Erhöhung des Grundsignals. Unter Grundsignal ist das Signal eines Rauchmelders zu verstehen, das bei rauchfreier Luft gemessen wird. Über die Betriebszeit des Brandmelders hinweg steigt durch die zunehmende Verschmutzung das Grundsignal laufend an. Die sogenannte Alarmschwelle, bei welcher der Alarmfall durch den Brandmelder ausgelöst wird, muss daher parallel in der Signalverarbeitungseinheit um einen in der Regel gleich bleibenden Wert erhöht werden, um Falschalarme zu vermeiden. Für dieses Nachführen der Alarmschwelle existiert jedoch eine physikalische Obergrenze, die sich zum Beispiel aus der Linearität des Messsignals oder der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers der Signalverarbeitungseinheit ergibt. Sobald der Abstand zwischen Grundsignal und Alarmschwelle nicht mehr durch eine Nachführung konstant gehalten werden kann, zeigt der Melder eine Störung an und sollte ausgetauscht werden.
• Aus der DE 199 34 171 A1 ist ein Detektor für Umgebungszustände bekannt, der die Signale zweier Sensoren einer variablen Filterung unterzieht. Die Filterung erfolgt dabei mittels einfacher exponentieller Glättung der Signale, wobei die Filterkoeffizienten für die Signale des einen Sensors, jeweils durch die Messwerte des anderen Sensors beeinflusst werden. Die geglätteten Signale beider Sensoren werden zu einer Kombinationsfunktion verknüpft, die mit einer Alarmschwelle verglichen wird, um auf das Vorliegen einer Gefahrensituation zu schließen.
• Aus der EP 0 721 175 A1 wiederum kennt man einen Detektor, der unempfindlich gegenüber verrauschten Signalen sein soll. Hierfür unterzieht der Detektor die Sensorsignale einer einfachen und zweifachen exponentiellen Glättung. Wenn das zweifach geglättete Signal die halbe Alarmschwelle übersteigt und größer als das einfach geglättete Signal ist, dann wird der Betrag der Differenz aus dem einfach und dem zweifach geglätteten Signal gebildet. Dieser Betrag wird dann entweder von einem der beiden geglätteten Signale abgezogen, welches dann mit einer Alarmschwelle verglichen wird oder dazu genutzt, die Alarmschwelle um diesen Betrag zu erhöhen.
• Idealerweise sollte ein Melder dauernd oder zumindest zum Zeitpunkt seiner Wartung die Dauer bis zum Erreichen der Störung berechnen und ausgeben. Der Betreiber oder Servicetechniker kann anhand dieser Information entscheiden, ob der Melder die Zeit bis zur nächsten Wartung oder Prüfung überstehen wird oder vorzeitig ausgetauscht werden sollte. Somit kann das Auftreten von verschmutzungsbedingten Störungen vermindert bzw. ein unnötiger Austausch vermieden werden, was zu einer Kostenersparnis führt.
• Läge der tatsächlich unwahrscheinliche Fall einer konstant zunehmenden Verschmutzung vor, so ließe sich aus dem Quotienten aus der Differenz zwischen einem älteren Wert z. B. dem Startwert des Melders und dem aktuellem Wert und der dazwischen liegenden Betriebsdauer die Steigung des Grundsignals berechnen. Daraus könnte prinzipiell die noch zur Verfügung stehende Zeit bis zum Eintritt der Störung berechnet werden. In der Praxis werden sich jedoch die Umgebungsbedingungen im Laufe der Zeit immer wieder ändern, z. B. durch Umsetzen des Melders oder Änderung der Nutzung des betreffenden Raums (Teppich oder Parkett, Lager oder Büro, Klimatisierung, Handwerkerarbeiten etc.). Eine wie oben beschriebene Verschmutzungsprognose würde eine veränderliche Zu- oder Abnahme des Verstaubungsgrades aber nicht berücksichtigen und zu hohe oder zu niedrige Werte ergeben. Diese große Unsicherheit macht eine derartige Prognose sinnlos.
• Unabhängig von der Vorgeschichte ließe sich bei Kenntnis der aktuellen Steigung des Grundsignals etwa ermitteln, dass, selbst bei einem bereits hohen Grundsignal, aber einer sehr niedrigen Steigung, immer noch eine lange Betriebsdauer zu erwarten ist. Andererseits könnte selbst ein niedriges Grundsignal bei einem schnellen Anstieg zu einer Störung noch vor der nächsten Wartung führen. Für die Berechnung der aktuellen Steigung nach der oben dargestellten Methodik muss auf wenigstens einen hinreichend weit zurückliegenden Datenwert zurückgegriffen werden, um kurzzeitige Fluktuationen auszugleichen. Zusätzlich müssen eine Vielzahl der Messwerte zwischen dem hinreichend weit zurückliegenden Datenwert und dem aktuellem Messwert für künftige Berechnungen der Steigung gespeichert werden. Dies stellt jedoch hohe Anforderungen an die Größe des internen Zwischenspeichers der Signalverarbeitungseinrichtung und deren interne Steuersoftware, also die Firmware, und findet daher in der Praxis keine Anwendung.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Gefahrenmelders zur Verfügung zu stellen, welches bei geringem apparativem Aufwand eine zuverlässige Aussage über die verbleibende Betriebsdauer des Brandmelders bei sich ändernden Betriebsbedingungen ermöglicht und derart einen kostenreduzierten Betrieb gestattet.
• Diese zunächst widersprüchlich erscheinende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das zumindest teilweise die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
• a) Ermittlung eines geglätteten Signals G_t der Mess- oder Betriebswerte g_t mittels exponentieller Glättung erster und zweiter Ordnung mit Glättungsparametern α und β und Gewichtung der Ergebnisse g * / t aus der Glättung erster Ordnung und g ** / t aus der Glättung zweiter Ordnung;
• b) Bestimmung der momentanen Steigung Ġ_t des geglätteten Signals G_t aus g * / t , g ** / t einem Glättungsparameter γ;
• c) Ermittlung der Information über die Zeitdauer bis zum vermutlichen Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle durch das geglättete Signal G_t mittels der Steigung Ġ_t und deren Ausgabe als restliche Betriebsdauer oder Störung;
• Eine bevorzugte Variante des Verfahrens nutzt neben den o. g. Verfahrensschritten zusätzliche Verfahrensschritte. Diese bevorzugte Variante weist zumindest teilweise die folgenden Verfahrensschritte auf:
• a) Vorgabe der Glättungsparameter α, β und γ;
• b) Ermittlung einiger Messwerte g des Sensors, Bestimmung eines Startwertes g₀ für einen Zeitpunkt t = 0 aus der Mittelung dieser Messwerte g zu einem bestimmten Zeitpunkt, Verwendung des Mittelwerts als Funktionswert g * / 0 zu diesem Zeitpunkt;
• c) Ermittlung des Mess- oder Betriebswertes g_t zu einem nach t = 0 liegenden Zeitpunkt t;
• d) Exponentielle Glättung des Mess- oder Betriebswerts g_t zum geglätteten Wert g * / t durch Bildung der gewichteten Summe von g_t und dem Ergebnis einer vorangegangenen Glättung g * / t-1 sowie dem Glättungsparameter α;
• e) Exponentielle Glättung von g * / t zum geglätteten Wert zweiter Ordnung g ** / t durch Bildung der gewichteten Summe von g * / t und dem Ergebnis einer vorangegangenen Glättung zweiter Ordnung g ** / t-1 , sowie dem Glättungsparameter β;
• f) Ermittlung eines geglätteten (Grund-)Signals G_t aus einer gewichteten Summe von g * / t und g ** / t ;
• g) Bestimmung der momentanen Steigung Ġ_t des geglätteten (Grund-)Signals G_t;
• h) Ermittlung der Information über die Zeitdauer bis zum vermutlichen Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle durch das geglättete Signal G_t mittels der Steigung Ġ_t und deren Ausgabe als restliche Betriebszeit oder Störung;
• i) Wiederholung der Verfahrensschritte c) bis h) zu Zeitpunkten t + 1, t + 2, ..., t + n.
• Das Verfahren beruht also unter anderem darauf, dass mittels mindestens eines Glättungsfaktors der Einfluss älterer Datenwerte auf den aktuellen Wert bestimmt wird. Je kleiner der oder die Glättungswerte, umso stärker ist der Einfluss der vergangenen Daten und umso starker ist die Glättung. Der geglättete Wert folgt bei Trendänderungen dem ursprünglichen Wert mit einem zeitlichen Abstand. Um dennoch zeitnah Trends erkennen zu können, erfolgt eine zweite exponentielle Glättung (exponentielle Glättung zweiter Ordnung) der einfach geglätteten Werte sowie eine gewichtete Verrechnung beider Werte aus erster und zweiter Ordnung miteinander. Der neue Datenwert enthält deutlich weniger Schwankungen als die Rohdaten, folgt aber Trendänderungen schneller als die nur einfach oder zweifach geglätteten Werte. Der Glättungswert bestimmt auch hier die Geschwindigkeit der Anpassung. Weiterhin lässt sich gleichzeitig die Steigung der geglätteten Kurve errechnen. Auch hier beeinflussen der oder die Glättungsfaktoren, wie schnell die Steigungsberechnung dem kurzfristigen Kurvenverlauf folgt.
• Die Methode der exponentiellen Glättung erster und zweiter Ordnung kann also sowohl eingesetzt werden, um die Werte eines gemessenen Signals oder anderer Betriebsdaten wie dem Energieverbrauch eines Gefahrenmelders zu glätten, also kurzzeitige Schwankungen zu entfernen, als auch um gleichzeitig eine Prognose über die Zeit bis zum Erreichen einer gewissen, die Betriebsdauer des Melders begrenzenden Schwelle zu erstellen, wie z. B. des Verschmutzungsgrades oder der restlichen einem Energiespeicher entnehmbaren Energie.
• Das zu messende Grundsignal und/oder die entsprechenden Betriebsdaten g_t werden zu Zeitpunkten t bzw. jeweils nach dem Verstreichen eines entsprechenden Zeitintervalls Δt aufgenommen. Um schnelle Schwankungen oder Signalanstiege zu glätten bzw. zu dämpfen müssen die Glättungsparameter α, β und γ klein gewählt werden. Dabei gelten 0 < α < 1, 0 < β < 1 und 0 < γ < 1, wobei in der Regel, jedoch nicht ausschließlich, α = β = γ gilt.
• Das geglättete Grundsignal bzw. die geglätteten Betriebsdaten G_t berechnen sich nach g * / t = α·g_t + (1 – α)·g * / t-1 (exponentielle Glättung erster Ordnung) g ** / t = β·g * / t + (1 – β)·g ** / t-1 (exponentielle Glättung zweiter Ordnung) sowie G_t = 2·g * / t – g ** / t (gewichtete Summe), wobei t – 1 gleichbedeutend mit t – Δt ist.
• Die Steigung Ġ_t der geglätteten Kurve G_t zum Zeitpunkt t berechnet sich nach Ġ_t = m_t = γ / 1 – γ·(g * / t – g ** / t)
• Dabei lassen sich mit γ = 1/A die folgenden Vereinfachungen bzw. Abschätzungen machen:

  

  für γ << 1 bzw. A >> 1,
  woraus sich die Steigung m_t zu m_t = γ·(g * / t – g ** / t) ergibt.
• Bei Annahme eines linearen Kurvenverlaufs in der Zukunft lässt sich der Zeitpunkt t_V berechnen, bei der eine definierte Signalhöhe oder ein definierter Betriebsdatenwert g_V erreicht werden wird. Dabei muss von dem geglätteten Wert G_t ausgegangen werden, um kurzfristige Signalschwankungen, bspw. durch Staubteilchen bzw. Verbrauchsspitzen oder dergleichen, auszugleichen, auch wenn G_t aufgrund der starken Dämpfung vom tatsächlichen Mess- oder Betriebsdatenwert g_t abweichen kann.
• Mit

  

  lässt sich der Zeitpunkt t_V zu

  

  bestimmen.
• In der Praxis tauglicher ist hierbei die Bestimmung eines sogenannten Countdown-Wertes t_c bis zum Eintritt der Störung durch z. B. Verschmutzung oder Energiemangel zu

  

  aus welchem sich die tatsächlich verbleibende Zeit durch Multiplikation mit dem Messintervall Δt (bspw. 60 Sekunden) zu T_C = t_c·Δt ergibt.
• Bei geeigneter Wahl des Glättungswertes können also temporäre Schwankungen des Grundsignals oder der Betriebsdaten, die z. B. durch Staubteilchen bei Bauarbeiten bzw. Verbrauchsspitzen durch häufiges Testen verursacht werden, herausgefiltert werden. Die Wirkungsweise entspricht dann etwa einer gleitenden Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Messwerten, die einen Bereich in der Größenordnung von mehreren Tagen abdecken.
• Das beschriebene Verfahren löst somit die oben beschriebene Aufgabe: Das Grundsignal bzw. eine Betriebsdatenfolge werden geglättet. Gleichzeitig kann zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Steigung des Grundsignals bzw. der Betriebsdatenfolge ermittelt und so eine Störungsprognose erstellt werden, wofür bei einer Variante des Verfahrens aus den gewichteten Durchschnitten von g * / t und g ** / t ein Prognosewert g P / t+r für einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt t + r ermittelt wird.
• Bei einer ebenfalls zweckmäßigen Variante des Verfahrens werden nach einer Messung nur der rechnerisch bestimmte, einfach geglättete Wert g * / t und der zweifach geglättete Wert g ** / t in einem Speichermittel zur weiteren Verwendung abgelegt und stehen nach der Zeit Δt als Werte g * / t-1 und g ** / t-1 zur Verfügung, denn für die Glättung und Prognose müssen im Gegensatz zu anderen Methoden keine Daten außer denen der vorherigen Berechnung gespeichert werden. Dadurch wird interner Speicherplatz eingespart. Da also verfahrensbedingt pro Signal bzw. Datenfolge jeweils nur zwei alte Datenwerte im Speicher vorgehalten werden müssen, eignet sich die exponentielle Glättung besonders für den Einsatz in mit Mikrocontrollern versehenen Signalverarbeitungseinrichtungen.
• Um das Problem einer Division durch zu große Integer-Zahlen in der Signalverarbeitungseinrichtung zu umgehen, kann eine Variante des Verfahrens darin bestehen, dass dadurch gekennzeichnet, dass von dem jeweiligen Messwert g_t ein Offset g⁰ abgezogen wird, so dass bei einer Analog-Digital-Wandlung keine Informationen verloren gehen.
• Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird nach jeder Messung der in Verfahrensschritt b) bzw. g) bestimmte Steigungswert Ġ_t mit einem vorgebbaren, in einem Speicherelement abgelegten Wert verglichen. Über die Berechnung der aktuellen Steigung kann dann überprüft werden, ob die von den Normen maximal erlaubte Steigung der Signalnachführung überschritten wird. In diesem Fall können Maßnahmen wie eine Erhöhung der Dämpfung oder ein Abbruch der Nachführung ergriffen werden.
• Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Brandmelder, bei welchem der Signalverarbeitungseinrichtung ein Mikrocontroller zugeordnet ist, der aufeinander folgende Messwerte g_t mindestens eines Sensors und/oder Betriebsdaten des Brandmelders einer mehrfachen exponentiellen Glättung unterzieht und eine Information zur restlichen Betriebsdauer des Brandmelders erzeugt und ausgibt.
• Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Brandmelders ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren in der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die
• 1 ein Diagramm mit einer Kurve von Messpunkten sowie einer geglätteten Kurve;
• 2 ein Diagramm mit der geglätteten Kurve aus der 1 mit Steigungen zu verschiedenen Zeitpunkten;
• 3–5 verschiedene Beispiele von digitalen Filtern zur Glättung der jeweiligen Messwerte zum geglätteten Grundsignal und zur Bestimmung eines Prognosewerts.
• In der 1 ist ein Diagramm gezeigt, welches eine mögliche Entwicklung eines Rauchmeldermesssignals zeigt, wobei zunächst das gemessene Signal g_t (1) eines Brandmelders punktweise in beliebigen Einheiten über der Zeit t aufgetragen ist. Aufgrund der Vielzahl der gemessenen Punkte nach vorbestimmten Zeitintervallen sind die Einzelpunkte hier nur dann aufzulösen, wenn sie sich markant vom sonstigen Kurvenverlauf als Ausreißer abheben. Über die Vielzahl von Messpunkten ist als weiße Kurve das aus den Messpunkten ermittelte, geglättete Grundsignal G_t (2) gelegt, wobei zu erkennen ist, dass durch die zweifache exponentielle Glättung die geglätteten Werte G_t (2) den tatsächlichen Werten (1) zeitlich etwas nachlaufen, ansonsten der Trend aber sehr gut abgebildet wird. Weiter ist in dem Diagramm der 1 eine horizontale, gestrichelte Linie (3) zu erkennen, die das maximal zulässige Grundsignal darstellt, bis zu deren Wert ein fester Betrag zu dem durch fortlaufende Verschmutzung ansteigenden, geglätteten Grundsignal G_t (2) hinzuaddiert werden kann. Der durch die vertikale gestrichelte Linie (4) bezeichnete Zeitpunkt (5), zu welchem das gemessene und das geglättete Signal (1, 2) im wesentlichen gleichzeitig diese Schwelle (3) erreichen, bildet denjenigen Zeitpunkt (5), zu welchem der Melder ersetzt werden muss und der durch Berechnung der Steigung des geglätteten Grundsignals (2) bestimmbar ist.
• In der 2 ist das gemessene Signal g_t (1) in dem Diagramm weggelassen und nur das geglättete Grundsignal G_t (2) über die Zeit aufgetragen. Gleichzeitig sind mit zwei strichpunktierten Linien (6, 7) Steigungen dieses geglätteten Grundsignals (2) zu verschiedenen Zeiten dargestellt. Es ist hierbei erkennbar, dass in einem Zeitbereich von etwa 5000 (beliebigen) Einheiten die Steigung (6) des geglätteten Signals (2) zunächst eine kürzere noch zu erwartende Lebensdauer des Brandmelders bis zu seinem Ersatz angibt. Aufgrund der späteren Signalentwicklung ändert sich die Steigung (6, 7) des geglätteten Grundsignals G_t (2) jedoch und eine korrekte Prognose über den Zeitpunkt des vermutlichen Ersatzes des Melders ist möglich.
• In den 1 und 2 wurde beispielhaft die Wirkung der oben beschriebenen Glättung auf das Messsignal (1) eines Streulichtrauchmelders und die Anwendung des erfinderischen Verfahrens auf dieses Signal gezeigt. Es ist aber ebenso denkbar, das Verfahren auf eine Betriebsdatenfolge von Parametern wie z. B. den Energieverbrauch oder den Inhalt eines Energiespeichers, der zur Energieversorgung des Melders dient, anzuwenden, die ebenso wie die Verschmutzung der Messkammer eines Streulichtbrandmelders Auswirkungen auf die restliche Betriebsdauer des Melders haben.
• In den 3 bis 5 sind verschiedene, dem Mikrokontroller des Brandmelders zugeordnete digitale Filterstrukturen dargestellt, welche in Software oder Hardware realisiert sein können und die jeweils ausgehend von dem gemessenen Signal (1) bzw. den Betriebsdaten g_t (1) auf dieses verschiedene Filteroperationen anwenden, so dass durch die Struktur der 3 der einfach geglättete Wert g * / t (8), durch die Struktur der 4 der zweifach geglättete Wert g ** / t (9) und schließlich durch die Struktur der 5 das geglättete Grundsignal bzw. die geglättete Betriebsdatenfolge G_t (2) zu einem Zeitpunkt t erzeugbar sind.
• In den 3 bis 5 stellen die Dreiecke Multiplizierer (10) dar, die deren Eingangssignal z. B. g_t (1), g * / t (8) oder g * / t-1 (8) mit dem daneben stehenden Faktor (11) multiplizieren. Die mit „+” gekennzeichneten Elemente sind Addierer (12), welche die von links, oben und unten kommenden Eingangssignale summieren und die Summe dieser Signale als Ausgangssignal rechts ausgeben. Die mit „T” gekennzeichneten Elemente stellen Zeitglieder (13) dar, welche als Speichermittel die an Ihrem Eingang anliegenden Werte g * / t und g ** / t zwischenspeichern und an ihrem Ausgang die jeweiligen Werte des vorangegangenen Zeitpunktes t – 1 als g * / t-1 (8) und g ** / t-1 (9) bereit stellen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betrieb eines Gefahrenmelders mit mindestens einem Sensor, welcher Melder mit wenigstens einer Signalverarbeitungseinheit versehen ist, mittels derer aus der zeitlichen Entwicklung von Messwerten g_t des Sensors oder Betriebswerten des Melders eine Information über dessen verbleibende Betriebsdauer gewonnen wird, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines geglätteten Signals G_t (2) der Mess- oder Betriebswerte g_t (1) mittels exponentieller Glättung erster und zweiter Ordnung mit Glättungsparametern α (11) und β (11) und gewichteter Summierung der Ergebnisse g * / t (8) aus der Glättung erster Ordnung und g ** / t (9) aus der Glättung zweiter Ordnung; b) Bestimmung der momentanen Steigung Ġ_t des geglätteten Signals G_t (2) aus g * / t (8), g ** / t (9) und einem Glättungsparameter γ; c) Ermittlung der Information über die Zeitdauer bis zum vermutlichen Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle durch das geglättete Signal G_t (2) mittels der Steigung Ġ_t und deren Ausgabe als restliche Betriebsdauer oder Störung.
2. Verfahren zum Betrieb eines Gefahrenmelders mit mindestens einem Sensor, welcher Melder mit wenigstens einer Signalverarbeitungseinheit versehen ist, mittels derer aus der zeitlichen Entwicklung von Messwerten g_t (1) des Sensors oder Betriebswerten (1) des Melders eine Information über dessen verbleibende Betriebsdauer gewonnen wird, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Vorgabe der Glättungsparameter (11) α, β und γ; b) Bestimmung eines Startwertes g₀ für einen Zeitpunkt t = 0; c) Ermittlung des Mess- oder Betriebswertes g_t (1) zu einem nach t = 0 liegenden Zeitpunkt t; d) Exponentielle Glättung des Mess- oder Betriebswerts g_t (1) zum geglätteten Wert g * / t (8) durch Bildung der gewichteten Summe von g_t (1) und dem Ergebnis einer vorangegangenen Glättung g * / t-1 (8) sowie dem Glättungsparameter (11) α; e) Exponentielle Glättung von g * / t (8) zum geglätteten Wert zweiter Ordnung g ** / t (9) durch Bildung der gewichteten Summe von g * / t (8) und dem Ergebnis einer vorangegangenen Glättung zweiter Ordnung g ** / t-1 (9) sowie dem Glättungsparameter (11) β; f) Ermittlung eines geglätteten Signals G_t (2) aus einer gewichteten Summe von g * / t (8) und g ** / t (9); g) Bestimmung der momentanen Steigung Ġ_t des geglätteten Signals G_t (2) aus g * / t (8), g ** / t (9) und dem Glättungsparameter (11) γ; h) Ermittlung der Information über die Zeitdauer bis zum vermutlichen Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle durch das geglättete Signal G_t (2) mittels der Steigung Ġ_t und deren Ausgabe als restliche Betriebszeit oder Störung; i) Wiederholung der Verfahrensschritte c) bis h) zu Zeitpunkten t + 1, t + 2, ..., t + n.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefahrenmelder ein Rauchmelder mit einem Streulichtrauchsensor ist, und dass als Messwerte g_t (1) die Messwerte des Rauchsensors verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebswerte g_t (1) Spannungswerte eines Energiespeichers und/oder Energieverbrauchswerte des Melders und/oder der restliche Energieinhalt eines Speichers verwendet werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gewichteten Durchschnitten g * / t (8) und g ** / t (9) ein Prognosewert g P / t+r für einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt t + r ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Information über die restliche Betriebsdauer des Brandmelders durch einen Zeitpunkt oder eine Zeitdauer ausgedrückt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zum jeweiligen Zeitpunkt t ermittelte geglättete Signal G_t (2) als Grundsignal gedeutet wird und durch Addition eines festen Wertes eine Alarmschwelle des Brandmelders festgelegt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeder Messung der in Verfahrensschritt b) bzw. g) bestimmte Steigungswert Ġ_t mit einem vorgebbaren, in einem Speicherelement abgelegten Wert verglichen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Messung nur die rechnerisch bestimmten, einfach und zweifach geglätteten Werte g * / t (8) und g ** / t (9) in einem Speichermittel zur weiteren Verwendung abgelegt werden.
10. Gefahrenmelder, insbesondere Brandmelder, der mit einer Signalverarbeitungseinrichtung versehen ist, welcher wiederum ein Mikrocontroller zugeordnet ist, der einen vorliegenden Messwert (1) mindestens eines Sensors oder Betriebsdaten (1) des Brandmelders einer mehrfachen exponentiellen Glättung unterzieht, die momentane Steigung des geglätteten Signals G_t (2) ermittelt, und daraus eine Information zur Betriebsdauer des Brandmelders erzeugt und ausgibt, wobei das geglättete Signal G_t (2) aus einer gewichteten Summe eines einfach geglätteten Signals g * / t (8) und eines zweifach geglätteten Signals g ** / t (9) gewonnen wird.
11. Gefahrenmelder, insbesondere Brandmelder, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller aus dem geglätteten Signal (2) sowie einem festgelegten oder ggf. von Messwerten weiterer Sensoren beeinflussbaren Wert eine Alarmschwelle des Brandmelders erzeugt.
12. Gefahrenmelder, insbesondere Brandmelder, nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller bei Überschreiten zulässiger Steigungswerte eine Anpassung von Rechenparametern oder eine Störungsmeldung veranlasst.
13. Gefahrenmelder, insbesondere Brandmelder, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller mit wenigstens einem digitalen Filter (14) versehen ist, welches die exponentielle Glättung des Messwerts (1) durchführt.

Images