DE102011083117A1

DE102011083117A1 - Fire detector with sensor field

Info

Publication number: DE102011083117A1
Application number: DE102011083117A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hanses; Ralph Bergmann; Joerg Tuermer; Kathrin Reinhold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-03-21
Also published as: EP2758948B1; WO2013041483A2; EP2758948A2; WO2013041483A3

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.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. In the context of the invention, a fire detector 2 for a fire alarm system 1 for monitoring a surveillance area 3 is proposed, with an interface 12 for communication with the fire alarm system 1, with a sensor device 7 for spatially resolved recording of the monitoring area 3 in an IR wavelength range and for outputting sensor signals , with an evaluation device 9 for determining a fire condition by evaluation of the sensor signals of the sensor device 7, wherein the fire condition is transmitted via the interface 12 to the fire alarm system 1, wherein the sensor device 7 comprises a sensor array which outputs a measured value field as sensor signals.

Description

Stand der TechnikState of the art

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. The invention relates to a fire alarm for a fire alarm system for monitoring a surveillance area with an interface for communication with the fire alarm system, with a sensor device for spatially resolved recording of the surveillance area in an IR wavelength range and for outputting sensor signals, and with an evaluation device for determining a fire condition by evaluation the sensor signals of the sensor device, wherein the fire condition is transmitted via the interface to the fire alarm system.

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. 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. In known embodiments, up to three different sensor types are used to detect fires early. Frequently, an optical sensor is used, which detects smoke by the scattering of light particles. Also common is a chemical sensor that detects carbon monoxide generated during a fire. Furthermore, often a temperature sensor is used, which derives its information from a temperature-dependent resistor. Since the transport mechanism used in the temperature detection is the heat convection and the air heating between fire and fire alarm takes a certain time, this type of sensor is slow. In addition, infrared sensors are known, 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.

Ein anderer Ansatz ist in der Druckschrift DE 10110231 A1 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.Another approach is in the document DE 10110231 A1 described, 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 it from other solid angle ranges, so that a spatially resolved observation of the environment can take place here.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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. The subject of the invention relates to a fire detector with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

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. According to the invention, a fire detector, in particular a point fire detector, is proposed. The fire detector is suitable for monitoring a surveillance area and / or trained. The monitoring area may be, for example, a room, a room, a hall or another open or closed area.

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. The fire detector is used to detect a fire in the surveillance area and thereby determine a fire condition. Optionally, the fire detector is configured to provide further fire condition information about the fire condition, such as a fire probability or fire position.

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. The fire detector forms part of a fire alarm system, which preferably has a plurality of such fire detectors, which are connected via a network signal technology with each other and optionally in addition to a fire alarm panel to exchange the fire condition or fire condition information. 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. In particular, the interface for coupling a fieldbus to the fire detector is formed.

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 μm, insbesondere größer als 3 μm beginnt. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung erst ab den genannten Wellenlängen sensitiv. Besonders bevorzugt erfolgt die Erfassung in einem FIR (FAR INFRA RED) Bereich.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 may be an undistorted image, but it is also possible that a distorted image would be tolerated, for example, to allow 360 degree detection. The recording of the monitoring area takes place in an IR wavelength range, which preferably begins at a wavelength greater than 2 μm, in particular greater than 3 μm. In particular, the sensor device is sensitive only from the wavelengths mentioned. Particularly preferably, the detection takes place in a FIR (FAR INFRA RED) range.

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. In addition, 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. This has the advantage that in the fire alarm system any, even different types of fire detectors can be used, since the interface definition requires only the transfer of the fire condition or fire condition information and dispenses with fire detector-specific sensor signals. In particular, the fire detector forms an embedded system (also called embedded system) for determining and transmitting the fire condition.

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. According to the invention, it is proposed that 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. In particular, the sensor device or the sensor field is designed 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. In particular, the measured value field is a temperature image of the monitored area.

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. The advantage of the invention is that the use of an IR-sensitive sensor field on the one hand information from the heat radiation can be exploited, in which the relevant information is transmitted at the speed of light and thus quasi delay available. On the other hand, a complex system technology such as the optical aperture is dispensed with, so that the structural design can be kept simple and thus prone to failure and cost. Preferably, the sensor field is performed uncooled, so that can be dispensed with costly cooling measures.

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. In a particularly preferred embodiment of the invention, the fire detector has a wall or ceiling housing, which is designed in particular for recessed arrangement or overpurpose arrangement in the monitoring area. This design has the advantage that the fire detector according to the invention can be used instead of the previously known ceiling or wall fire detectors in a fire alarm system without having to adjust the ambient conditions.

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 μm von dem Bolometerfeld aufgenommen. In a particularly preferred embodiment of the invention, the sensor field is designed as a bolometer field. As sensor units, the sensor field has a multiplicity of bolometers or microbolometers, which are arranged, for example, like a grid or distributed in concentric circles. In particular, the bolometer field is uncooled. Radiation in an IR wavelength range greater than 5 μm is particularly preferably recorded by the bolometer field.

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 WO 2007/1447663 A1 ausgebildet, deren Offenbarungsgehalt mittels Referenzierung in Bezug auf den Aufbau des Sensorfeldes in die vorliegende Anmeldung übernommen wird. 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 in each sensor unit of the sensor field is changed and can be used as the basis for a sensor signal. Alternatively, a temperature-dependent characteristic change of diodes in the bolometer or in the sensor unit can form a basis for a sensor signal. In particular, the sensor field according to the publication WO 2007/1447663 A1 formed, whose disclosure content is taken over by referencing with respect to the structure of the sensor array in the present application.

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. When commissioning 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. With the 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 electrical 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. Thus, the sensor device is able to output a calibrated temperature image as measured value field.

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 × 40 oder 100 × 150 Sensoreinheiten zu verwenden. Die Sensoreinheiten bilden Pixel in einem späteren Bild. With the aim of creating a cost-effective implementation of the fire detector, it is proposed that the number of sensor units in the sensor field is selected to be less than 20,000, preferably less than 10,000, and in particular less than 5,000. This special adaptation of the sensor field to the requirements of the fire detector is based on the consideration that it is not necessary for the detection of a fire to record a high-resolution image of the surveillance area through the sensor field. Rather, it is sufficient to use a very limited number of sensor units and, for example, a sensor field to use with 30 × 40 or 100 × 150 sensor units. The sensor units form pixels in a later image.

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 × 4 m × 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. On the one hand, this embodiment reduces the costs for the sensor field and, on the other hand, keeps the cost of evaluating the sensor signals low, since compared to conventional infrared cameras with more than 100,000 or 200,000 sensor units, the evaluation effort is correspondingly lower. For example, it may be sufficient that 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 evaluator to be provided with low computational power, e.g. is designed as a cost-effective microcontroller.

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. In a preferred embodiment of the invention, the evaluation device has a feature extractor module and a detection module, wherein the feature extractor module extracts a feature or a plurality of features from the sensor signal and the detection module detects a fire condition and optionally additionally a normal condition on the basis of the feature or features.

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. One of the biggest challenges in fire detection is the correct distinction between fires and disturbances. 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. In order to increase the detection reliability of the fire detector, different features are extracted by the feature extractor module from the sensor signals and the features are evaluated by the detection module. In contrast to one-dimensional sensors, such as simple infrared detectors, it is possible for a sensor field to obtain a larger number of features with respect to intensities, temporal progressions of the intensities, areas, temporal progressions of surfaces, etc., and subsequently evaluate them.

Nachfolgend werden mögliche Merkmale aufgeführt, die durch das Detektionsmodul bewertet werden. Dabei kann das Detektionsmodul, einige, alle oder eine beliebige Auswahl der Merkmale verwenden:The following is a list of possible features that are evaluated by the detection module. In doing so, the detection module may use some, all, or any selection of features:

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. 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 entry of a measured value field which has the absolute highest temperature. At maximum temperature, the fastest rate advantage that fire detection provides with infrared radiation compared to fire detection via thermal convection is best shown. In order to filter out statistical outliers, the pixel value of the 2, 3, 4, or 5 highest temperature can be taken instead of the pixel value with the absolute highest temperature.

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. In the event of the onset of an open fire, the measured value field is followed immediately by a rapid increase in the maximum temperature, often to saturation of the electronics, for example at 500 ° C., so that the characteristic maximum temperature has a high significance. Due to the rapid increase of the maximum temperature, especially with an open flame, the time profile of the maximum temperature over several measured value fields is significant and should be provided as a possible further feature. For example, the time derivative of the temporal course of the maximum temperature can be evaluated over several blade fields.

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. Another feature relates to the average temperature in a measured value field, with all or at least a majority of the entries or pixel values in the measured value field being 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.

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. 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. By weighting with the 4th power even small areas in the measured value field with excessive temperatures lead to a significant change in the total energy. Likewise, the temporal course of the total energy over several measured value fields is suitable as possible features. Particularly preferably, the time profile of the total energy is integrated over time.

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. Another possible feature relates to the number of sensor units in a measurement field above a threshold temperature, whereby the size or extent of a fire or other hot object relative to the entire surveillance 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 several measured value fields above a threshold temperature, whereby For example, an extent of a fire and the speed of expansion can be registered.

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. Another possible feature relates to the average temperature of all entries or pixel values of a subarea (hot spot) with entries or pixel values above a threshold. This feature utilizes a two-step analysis, first extracting subregions in the surveillance area with entries above a threshold and, secondly, determining the average temperature in that subarea. 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.

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.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.

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. Another possible feature relates to the ratio between a maximum height and a maximum width of a parts area with entries or pixel values above a threshold (hot spot). This feature exploits the typical shape of an open fire compared to disturbances.

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. Further possible features concern the change of position of subregions (hot spot) with entries or pixel values above a threshold value, the position determination of a fire area and / or the determination of flicker frequencies of subareas, since e.g. open fires have a typical Flackerfrequenz of about 3 Hz, which can be detected for example by a Fourier transform of the sensor signals.

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. All, some, in particular a selection of the mentioned features are evaluated in their entirety by the detection module. In the evaluation, for example, simple procedures in which each feature whose value is above a threshold is scored 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 highlight significant features rather than less significant features.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:

1 eine schematische Blockdarstellung eines Brandmeldesystems mit mehreren Brandmeldern als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic block diagram of a fire alarm system with multiple fire detectors as an embodiment of the invention;

2 ein Blockschaltbild eines Brandmelders aus der 1; 2 a block diagram of a fire detector from the 1 ;

3 einen Graphen zur Illustration des Merkmals „Maximaltemperatur“; 3 a graph illustrating the feature "maximum temperature";

4 einen Graphen zur Illustration des Merkmals „Durchschnittstemperatur“; 4 a graph illustrating the feature "average temperature";

5 einen Graphen zur Illustration des Merkmals „Gesamtenergie“; 5 a graph illustrating the feature "total energy";

6 einen Graphen zur Illustration des Merkmals „Verhältnis Höhe/Breite“; 6 a graph illustrating the feature "ratio height / width";

7 einen Graphen zur Illustration des Merkmals "Durchschnittstemperatur im Hotspot"; 7 a graph illustrating the feature "average temperature in the hotspot";

8 einen Graphen zur Illustration des Merkmals " Anzahl von Sensoreinheiten/Pixeln/Einträgen in einem Hotspot". 8th a graph illustrating the feature "number of sensor units / pixels / entries in a hotspot".

Die 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. The 1 shows a schematic block diagram of a fire alarm system 1 with several fire detectors 2 as embodiments of the invention. The fire alarm 2 are in a room 3 arranged as a surveillance area and serve to detect a fire 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. The fire alarm system 1 includes a fire alarm panel 5 with which the fire alarm 2 via a fieldbus or a network 6 are connected. The fire alarm panel 5 can still be associated with other, not shown, even different fire detectors. Over the network 6 become status information of the fire alarm 2 In particular, a fire status and further metadata relating to this fire condition are transmitted as status information.

Die Brandmelder 2 sind als Baueinheiten ausgebildet, welche gemäß der 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. The fire alarm 2 are formed as structural units, which according to the 1 For example, for wall mounting or ceiling mounting, in particular for over-plaster or sub-plaster mounting can be used. The fire alarm 2 have a detection range α of, for example, 40 degrees or 60 degrees, in modified embodiments, the fire alarm 2 also be designed as a 360-degree fire alarm. For this the fire detectors can 2 have a fisheye lens or DOME lens.

Die 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 μm oder 5 μm sensitiv. Das Sensorfeld ist beispielsweise mit 30 × 40 Sensoreinheiten, insbesondere Bolometern, oder mit 100 × 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 × 640 Pixeln erreicht. Um eine Ortsauflösung des Brandmelders 2 in dem Überwachungsbereich 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. The 2 shows one of the fire detectors 2 in a schematic representation. The fire detector 2 includes a sensor device 7 which comprises a sensor array with a plurality of sensor units. In this embodiment, it is 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, it is sensitive above a wavelength of 3 μm or 5 μm. The sensor field is equipped, for example, with 30 × 40 sensor units, in particular bolometers, or with 100 × 150 sensor units or bolometers. With this resolution of the sensor field in the sensor device 7 Although this is a spatially resolved monitoring, it does not provide detailed monitoring of the surveillance area 3 possible. This is not necessary, as the fire alarm 2 no details of the surrounding area 3 but only the existence of a fire 4 should capture. On the other hand, due to the small number of sensor units in the sensor device 7 significantly achieved production costs compared to conventional infrared cameras with resolutions of 480 × 640 pixels. To a spatial resolution of the fire alarm 2 in the surveillance area 3 implement, is the sensor device 7 an imaging device 8th , eg an optical system, upstream. The imaging device 8th allows the surveillance area 3 within the viewing angle α on the sensor device 7 is shown. The sensor field, in particular the bolometer field, can be calibrated such that the sensor device 7 as sensor signals an image of the monitored area 3 with temperature values as pixel values as a measurement value field with a surface resolution or spatial resolution.

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 11 aufweist. The sensor signals of the sensor device 7 , formed as measured value fields with temperature values or as temperature images, are sent to an evaluation device 9 which is a feature extractor module 10 and a detection module 11 having.

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. 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 sensor units in the sensor device 7 As well as the evaluation algorithms described below it is achieved that a cost-effective microcontroller can be used.

Das Merkmalextraktormodul 10 untersucht die Sensorsignale auf eine Mehrzahl von Merkmalen, die nachfolgend beschrieben werden. Die Merkmale mit ihren Kenngrößen werden an das Auswertemodul 11 übergeben, wobei durch Auswertung der Merkmale in ihrer Gesamtheit eine Entscheidung getroffen wird, ob ein Brandzustand oder ein Normalzustand in dem Überwachungsbereich 3 vorliegt. The feature extractor module 10 examines the sensor signals for a plurality of features which will be described below. The features with their characteristics are sent to the evaluation module 11 handed over, by evaluating the features in their entirety, a decision is made whether a fire condition or a normal state in the surveillance area 3 is present.

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. In a simple embodiment of the evaluation module, the characteristic quantities of the features are compared with predefined threshold values, wherein a logic table is formed in which features with exceeded threshold values with 1 and with threshold values not exceeded with 0 are formed. If a predetermined number of thresholds are exceeded, a fire condition is assumed.

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. 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.

Es ist auch möglich, dass das Auswertemodul 11 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. It is also possible that the evaluation module 11 contains a classifier, which is trained in advance with sensor signals from real sources of fire 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.

Das Ergebnis des Auswertemoduls 11 – insbesondere das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines Brandzustandes – wird an eine Schnittstelle 12 zu dem Netzwerk 6 übergeben und damit dem Brandmeldesystem 1 gemeldet. The result of the evaluation module 11 - In particular, the presence or absence of a fire condition - is connected to an interface 12 to the network 6 and thus the fire alarm system 1 reported.

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. It should be noted that the evaluation of the sensor signals within the fire detector 2 done and over the network 6 only the evaluation results, in particular the information fire condition / normal condition is passed on.

Die 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 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. The 3 shows in a schematic graph the time courses of the feature "maximum temperature" of a smoldering fire 13 and an open fire 14 , The characteristic "maximum temperature" is determined as follows. From a measured value field of the sensor device 7 the sensor unit or the pixel with the highest temperature value is determined. In the graph of 3 the maximum temperature determined in this way is plotted over time. In the open fire 14 It can be clearly seen that the maximum temperature rises rapidly up to 500 ° C, whereby above 500 ° C the electronics are saturated. Thus, the characteristic maximum temperature is of high significance for the open fire 14 dar. But also in the smoldering fire 13 is rising Maximum temperature above 100 ° C, so that an average significance is given.

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. Another feature is the time course of the maximum temperature, the curve of both the smoldering fire 13 as well as the open fire 14 show a significant increase in the time range around 200 s. Thus, the derivation of the temporal behavior of the maximum temperature can also be used as a feature. It should also be pointed out that the drop in the curve of the smoldering fire 13 and the open fire 14 is due to the small amount of kiln.

Die 4 zeigt einen Graphen in gleicher Darstellung wie in der 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. The 4 shows a graph in the same representation as in the 3 However, wherein the time course of the average temperature of all sensor units of the sensor device 7 is shown. Here shows the curve of the open fire 14 again a high significance, the curve of the smoldering fire 13 is not very significant. Optional addition can - at least for the open fire 14 - again the time derivative are used.

Die 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. The 5 shows a next graph in the same representation as in the preceding figures, wherein in this graph, an integration of the total energy in arbitrary units (arbitrary units) is shown. In the case of the total energy, the temperature values are multiplied by the factor 4 in order to obtain the energy according to the Stefan-Boltzmann law, and then the mean value is formed over all pixels. The proportional factors are not taken for the sake of simplicity. The curve for the open fire 14 is both significant in exceeding a threshold and in the slope, so that this feature is meaningful. Another possible significant feature is the exponential rise of the curve 14 given at the beginning of the fire.

In der 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 the 6 In the same representation as in the preceding figures, the ratio of height to width of a subarea of the measured value field is plotted, wherein the subarea has entries or pixels with temperature values above a threshold value. Here, too, is at the open fire 14 a significant increase above 1, whereas the smoldering fire 13 with less significance below the value 1 remains. This feature is based on the consideration that just an open fire due to the actual appearance usually has a ratio greater than 1.

In der 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 the 7 the average temperature of pixels or entries is plotted in a partial area of the measured value field, wherein the partial area has entries or pixels with temperature values above a threshold value. Here are both the curve of the open fire 14 as well as the smoldering fire 13 a significant course, so that from this evaluation, a possible feature in terms of exceeding a threshold for the average temperature as well as for their time course can be obtained.

In der 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. In the 8th the number n of entries or pixels in a partial area of the measured value field is plotted, wherein the partial area has entries or pixels with temperature values above a threshold value. Also here shows the curve of the open fire 14 a very significant behavior, whereas the curve of the smoldering fire 13 has only a mediocre significance, so that the number n or its time course can be used as possible features.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10110231 A1 [0003]
WO 2007/1447663 A1 [0014]

Claims

Fire detector ( 2 ), in particular for a fire alarm system ( 1 ), for monitoring a surveillance area ( 3 ), in particular with an interface ( 12 ) for communication with the fire alarm system ( 1 ), with a sensor device ( 7 ) for spatially resolved recording of the surveillance area ( 3 ) in an IR wavelength range and for the output of sensor signals, with an evaluation device ( 9 ) for determining a fire condition by evaluation of the sensor signals of the sensor device ( 7 ), in particular the fire condition via the interface ( 12 ) to the fire alarm system ( 1 ), characterized in that the sensor device ( 7 ) comprises a sensor field which outputs a measured value field as sensor signals.

Fire detector ( 2 ) according to claim 1, characterized by a wall or ceiling housing for the arrangement of the fire detector in the surveillance area ( 3 ).

Fire detector ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor field is designed as a bolometer field.

Fire detector ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor field has less than 20,000, preferably less than 10,000, in particular less than 5,000 sensor units.

Fire detector ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device ( 9 ) a feature extractor module ( 10 ) and a detection module ( 11 ), wherein the feature extractor module ( 10 ) extracts a feature or a plurality of features from the sensor signal and the detection module ( 11 ) based on the one or more features a fire condition or a normal condition in the surveillance area ( 3 ) detected.

Fire detector ( 2 ) according to claim 5, characterized in that a feature relates to a maximum temperature in the measured value field and / or the time profile of the maximum temperature over a plurality of measured value fields.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 or 6, characterized in that a feature relates to an average temperature in a measured value field and / or the time profile of the average temperature over a plurality of measured value fields.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that a feature relates to a total energy in a measured value field and / or the time profile of the total energy over a plurality of measured value fields.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 to 8, characterized in that a feature relates to a number of sensor units in a measured value field above a limit temperature and / or the time course number of sensor units over a plurality of measured value fields over a limit temperature.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 to 9, characterized in that a feature relates to the average temperature in a subregion of the measured value field with entries or pixel values above a threshold value.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 to 10, characterized in that a feature relates to the ratio height / width of a subarea in the measured value field with entries or pixel values above a threshold value.

Fire detector ( 2 ) according to one of claims 5 to 11, characterized in that the detection module ( 11 ) evaluates a plurality of features in the entirety to detect the fire condition or the normal condition.