專利名稱：借助計(jì)算模型的動態(tài)調(diào)整魯棒地分析溫度測量信號的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了至少部分地消除熱慣性而對溫度測量裝置的測量信號進(jìn)行 分析這一技術(shù)領(lǐng)域，所述熱慣性尤其是在溫度劇烈變化時(shí)由一個(gè)或多個(gè)熱容弓I
發(fā)。本發(fā)明尤 及用于使用計(jì)算豐,來分析、皿測量裝置的溫度測量信號的
裝置和方法。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)獲取的溫度來輸出報(bào)警消息
的危險(xiǎn)報(bào)警器，其中該危險(xiǎn)報(bào)警器具有前述類型的裝置。財(cái)卜，本發(fā)明還涉及
一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲介質(zhì)以及一種程序元件，所述存儲介質(zhì)和，元件包 括用于執(zhí)行用于分析鵬觀糧體的驢測量信號的本發(fā)明方法的指令。
背景技術(shù)：
公知的熱危險(xiǎn)報(bào)警器具有至少一個(gè)用于獲取監(jiān)控區(qū)域內(nèi)溫度的溫度傳感 器。為了保證快速響應(yīng)特性、進(jìn)而為了滿足對于市場營銷十分重要的技術(shù)規(guī)范
EN54-5、 UL521和FM3210，溫度傳感器應(yīng)該盡可能不受周圍的熱貯存體 (Massen)影響。
然而在實(shí)踐中，在溫度傳感器和緊鄰的熱貯存體之間的熱分離是有限度的。
于是在ME傳感器和緊鄰的熱貯存體之間的空間分離可能需要例如在熱危 險(xiǎn)報(bào)警器內(nèi)有較大的空腔。為了保證將溫度傳感器良好地?zé)狁詈现帘O(jiān)控區(qū)域， 周圍空氣應(yīng)該能夠良好地流過該空腔。此外，溫度傳感器應(yīng)該布置在該空腔的 中央。尤其是在除了具有熱傳 輸入端還具有其他的例如光學(xué)傳感器輸入端 的組合式報(bào)警器中，通常由于空間問題無法提供這樣大的空腔。此外對這種危 險(xiǎn)報(bào)警器的有效的空間需求是非常大的。然而在美觀方面，這不能令人滿意。
此外，由于法律規(guī)定，在布置溫度傳感器方面也存在確定的限制。例如， 必須fW^鵬傳麟免受機(jī)械影響，這將導(dǎo)致不能完全自由地安裝驗(yàn)傳繊， 進(jìn)而,傳感器始終具有與危斷艮警器的其他部件的無法避免的并且是顯著的 熱耦合。
為了改善熱危險(xiǎn)報(bào)警器的響應(yīng)特性還已知鑒于在、鵬變化更大時(shí)信號上升得更快，要預(yù)處理溫度傳感器的初始溫度測量信號。這可以按照已知方式例 如在對熱危險(xiǎn)報(bào)警器的分析邏輯中實(shí)現(xiàn)。為此，分析邏輯通常包含、鵬傳感器
的,型和/或危險(xiǎn)報(bào)警器殼體的熱模型。M3^適當(dāng)?shù)?、包含該熱豐M的逆的程 序，可以在快速響應(yīng)特性方面艦信號分析。在此計(jì)算所謂的戯以鵬，該虛 擬、MH是熱危險(xiǎn)報(bào)警器的報(bào)^^據(jù)。
然而，用于信號分析的辦莫型的逆的這種剛性實(shí)現(xiàn)方式具有下列缺點(diǎn)
1) 從原理出發(fā)，、鵬傳感器和/或殼體的響應(yīng)的每一種模型都Jij氐通、搶波器。 因此，模型的逆在特性方面表現(xiàn)為高通濾波器。這意喊，例如，在階躍響應(yīng) 方面該模型的逆易于出現(xiàn)過沖。這在調(diào)節(jié)技術(shù)中是常見的問題。但是，如果過 沖過大，那么有可能無意地觸發(fā)不希望的錯(cuò)誤警報(bào)。因此，相應(yīng)的危斷艮警器
首先經(jīng)常不能滿足在歐洲生效的法定標(biāo)準(zhǔn)EN54-5以及在中國生效的法定標(biāo)準(zhǔn) GB4716， i^標(biāo)準(zhǔn)以及諸如此類的標(biāo)準(zhǔn)作出規(guī)定在、皿突然從5攝, 50攝氏度時(shí)不允許觸發(fā)警報(bào)。這也被稱作為戶刑胃的階躍響應(yīng)測試(Step Response Test)。
2) 針對熱危險(xiǎn)報(bào)W^的美國法定標(biāo)準(zhǔn)FM3210為旨報(bào)警器分配所謂的RTI (rate of time index,時(shí)間指數(shù)率)值。該值主要通過所謂的"plunge tunnel test"來 確定。在此，對當(dāng)熱危險(xiǎn)報(bào)警 突然引入197。攝氏度的熱爐內(nèi)時(shí)該熱危險(xiǎn)報(bào) ，能以多'I^IiS發(fā)出報(bào)警信號進(jìn)行測量。如果例如基于上述限制O的原因?yàn)?了M^、過沖而弓l入對響應(yīng)敏感性的人為,，例如以上升限制("slope limitation, 斜坡限制")的形式，那么該熱危險(xiǎn)報(bào)警器將過晚職出警報(bào)，并且不能獲得有 效的RTI值。因此，這種危險(xiǎn)報(bào)t^美國不能合法銷售。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，借助計(jì)算模型^t溫度測量信號的分析在下列方面進(jìn)行 (a)避免或者至少減少錯(cuò)誤警報(bào)警消息；以及(b)真實(shí)的報(bào)警消息具有短的 觸發(fā)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，對一種用于分析溫度測量裝置的溫度測量信號的 錢進(jìn)行了說明，所述錢尤其適于分析危斷艮鄉(xiāng)的MM測量體的隨時(shí)間 變化的溫度測量信號。所述裝置具有建模單元，所述建模單元具有(a)用于接收 輸入信號的第一輸入端，所述輸入信號te^JS測量信號；(b)用于接收反饋信 號的第二輸Ai掃，；以及(c)用于輸出輸出信號的輸出端。根據(jù)本發(fā)明能夠借助存儲在建模單元中的計(jì)^^莫型根據(jù)輸入信號和反饋信號生成輸出信號。此外， 反饋信號超接鵬間接地與輸出信號相關(guān)。
所述分析裝置基于這樣的認(rèn)識，即在確定真實(shí)的溫度變化時(shí)，能夠通過在
對由溫度測量^a最初獲取的溫度變4tia行分析期間動態(tài)調(diào)整計(jì)算模型來避免
不希望的偽影(Artefekte)。這種偽影例如可以是不希望的過沖，所述過沖尤其
在溫度變化相對快速的情況下在借助常規(guī)的沒有應(yīng)用反饋信號的分析裝置時(shí)出 現(xiàn)。
所述的對計(jì)算模型的動態(tài)調(diào)整也允許魯棒地^真實(shí)存在的室內(nèi)溫度。 因此，在動態(tài)調(diào)整計(jì),型時(shí)，可以借助在、鵬觀憧的運(yùn)行時(shí)間中或者在 、皿分析的運(yùn)行時(shí)間中動態(tài)獲取的測量參數(shù)來改變計(jì)算模型的模型設(shè)定。由此 穩(wěn)定所計(jì)算的溫度信號，使得危險(xiǎn)報(bào)警器的魯棒性尤其在真實(shí)的困難的環(huán)境條
件下一如強(qiáng)烈波動的M^和/或大的入流速度(Anstr5mungsgeschwindigkeiten) "^得改善。
由分析單元采用的輸入信號可以f^溫度測量信號。這意味著，溫度測量 信號和輸入信號是相同的。同樣，輸入信號也可以通過放大而從溫度測量信號
中得出，戶;^大,是線性的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算模型具有至少一個(gè)模型參數(shù)，所述模型參 數(shù)的值JW51反饋信號確定的。
在此，該至少一個(gè)模型參數(shù)能夠反映物理效果，所述物理效果例如是在溫 度測量裝置和旨被測量的介質(zhì)之間的熱耦合強(qiáng)度。該模型參數(shù)也可以考慮危 險(xiǎn)報(bào)警器的溫度測量^S和/或其他部件的熱容量或者熱慣性，所述這些其他部
件與溫度觀懂^a是熱耦合的。^M每個(gè)單獨(dú)的由物理效果弓胞的對溫度測 量的影響采用自己的模型參數(shù)。在此，在可采用的模型參數(shù)的數(shù)量方面沒有理 論上限。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該計(jì)穀莫型表現(xiàn)為、M測量裝置的熱模型的逆。
在此，該熱模型所考慮的是溫度測量裝置的熱容量，其中所述熱容量也可
以是與^t測量裝置熱耦合的殼體的熱貯存量(1hemiischeMasse)。與在熱危險(xiǎn) 報(bào)警器的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的實(shí)際、皿變化相比，所述熱容量自然導(dǎo)致溫度測量信號 的強(qiáng)烈衰減。在此，也可以考慮其他部件的熱容量，該其他部件例如是、皿測量體的支架，鵬測量錢的焊接點(diǎn)和/m險(xiǎn)報(bào)警器的殼體，驗(yàn)測量錢 與所述危險(xiǎn)報(bào)警器的殼體是熱M的。
描述在皿變化詠顯度測量裝置的熱響應(yīng)特性的該熱模型可以例如通過一 階或更高階的電^1濾波器來描述。就此而言，更高階的低通濾波器是多刊氐 通濾波器的串聯(lián)連接，其中前后串聯(lián)連接的低通濾波器的數(shù)量等于階數(shù)。在這 種情況下，熱模型的逆表現(xiàn)為一階或更高階的電高通濾波器。然而，由于所述
反饋，即使在對快速,變化作出戶;n胃階躍響應(yīng)的情況下，也育辦盡量避免過 沖。由于由此育嫩魯棒并且快MJ&計(jì)算出室內(nèi)、鵬，所以警報(bào)啟動能夠被保持 得非常簡單，而且不會因此提高誤警報(bào)率。用于啟動警報(bào)的判據(jù)可以例如皿 將計(jì)算出的溫度與預(yù)定閾iiia行比較而得到。
在借助低通濾波器來說明溫度測量裝置的響應(yīng)特性時(shí)，自然有至少一， 征時(shí)間常數(shù)是重要的模型參數(shù)。
可以是高通濾波器的該熱模型的逆以一般形式取決于各種參數(shù)(Pl、 P2、 P3、…)。這些參數(shù)是依據(jù)輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)(X1、 X2、 X3、…)改變的。這可
以以一般方式如jlt^:
ThennModelUnveision(Pl、 P2、 P3、 ...) = f(Xl、 X2、 X3、…)
Pl、 P2、 P3、...是辦難的逆的特征參數(shù)，例如時(shí)間常數(shù)或者倍增因數(shù)?？?以根據(jù)測量參數(shù)X1、 X2、 X3、...的線性組合得到這辦征參數(shù)Pl、 P2、 P3、...。 可謝奐地，也可以借助由測量參數(shù)X1、 X2、 X3、...組成的非線性函數(shù)得到這些 特征參數(shù)P1、 P2、 P3、…。
特征參數(shù)P1、 P2、 P3、...以非線性的方式依賴于參數(shù)Xl、 X2、 X3、...的一 個(gè)例子是戶;fi胃的闞值判決。只要測量參數(shù)X1具有大于5K每秒的溫度斜率，則 閾值判決可以例如將定義特征時(shí)間常數(shù)的參數(shù)P1設(shè)定為2 ^H中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該裝置另外還具有斜率計(jì)算單元，該斜率計(jì) 算單元具有(a)至少一個(gè)用于直接或間接地接收模型單元的輸出信號的輸入端；
以及(b)用于提供反饋信號的輸出端。在此，這樣設(shè)if^率i憤單元，即，所提 供的反饋信號可以代表輸出信號隨時(shí)間的變化。
這可能意,，計(jì)算出的輸出溫度或者輸出信號的斜率可以用做該熱模型 逆的模型參數(shù)的，變化的輸入。
因此，該熱模型逆的特征時(shí)間常數(shù)是依據(jù)該輸出信號的斜率變化的。在陡峭的瞬變情況下，這將造成時(shí)間常數(shù)的減小，所述減小因此最終造成輸出信號 的衰減。因此，建模單元在這種情況下表現(xiàn)為自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波
器是根據(jù)輸出信號或者計(jì)算出的輸出溫度的瞬^M變化的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述裝置另外還具有輸出端濾波器單元，該 輸出端濾波器單元具有(a)用于接收建模單元的輸出信號的輸入端；以及(b)用于 輸出分析信號的輸出端。在此，輸出端濾波器單元的輸入端與斜率計(jì)算單元的 第一輸入端連接。財(cái)卜，輸出端濾波器單元的輸出端與斜率計(jì)算單元的第二輸 A^連接。
輸出端濾波器單元可以例如是低通濾波器，并且尤其可以是具有更小時(shí)間 常數(shù)的低通、搶波器。這樣，所逝腿濾波器可以與斜率計(jì)算單元這糊同作用， 即幾乎立刻確定建模單元的輸出信號的斜率。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述裝置另外還具有第一求和單元，所述第 一求和單元^g在建模單元的輸出端和輸出端濾波器單元的輸入端之間。
求和單元可以被用于，將與建模單元的直接輸出信號相比已被調(diào)整過的信 號提供給輸出端濾波器單元的輸入端。在此，第一求和單元的第一輸入端可以 直接與建模單元的輸出端連接?？梢灾苯訉⒔卧妮斎胄盘柣?、皿測量信 號提供給第一求和單元的第二輸入端。,的是，對于通過第一求和單^iS行 的信號相加，用負(fù)號配置輸入信號，從而第一求和單元也可以被稱為是減法單 元。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述裝置另外還具有第二求和單元和乘法單
元，所述第二求和單元和乘法單元^a在第一求和單元的輸出端和輸出端濾波 器單元的輸入端之間。
在此，乘法單元可以連接在第一求和單元之后，而第一求和單元的輸出信 號可以與確定的倍增因數(shù)相乘。在此，可以將倍增因數(shù)通過專門的輸入端借助 適當(dāng)?shù)男盘杹磔斎搿Ｒ虼?，可以隨時(shí)以適當(dāng)方式調(diào)^j咅增因數(shù)。
隨后，可以將相乘后的信號提供給第二求和單元的第一輸入端?？梢詫⒔?模單元的輸入信號^as測量信號ii^給第二求和單元的第二輸入端。在這種 情況下，第二求和單元的輸出信號可以是兩項(xiàng)的加法， 一項(xiàng)是相乘后的信號或 者乘法單元的輸出信號而另一項(xiàng)是初始的驗(yàn)測量信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了一種用于根據(jù)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)獲取的溫度來輸出報(bào)警消息的危險(xiǎn)報(bào)警器。該危險(xiǎn)報(bào)警器具有(a)用于在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)獲取溫 度的溫度測量裝置；以及(b)之前所述類型的裝置，用于分析溫度測量裝置的溫 度測量信號。
所述危險(xiǎn)報(bào)警器基于這樣的認(rèn)識，即上述用于分析、鵬測量裝置的初始溫 度測量信號的分析裝置能夠?yàn)楸苊獠黄谕膫斡疤峁椭?，所述偽影例如是?嘗試確定監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的旨變化時(shí)所出現(xiàn)的過沖。根據(jù)本發(fā)明，將該分析^a 設(shè)計(jì)為，在分析過程中動態(tài)地調(diào)整分別采用的計(jì)算模型。在此，可以借助動態(tài) 獲取的測量參數(shù)，以在線的方式也就是說立亥哋改變計(jì)割莫型的模型設(shè)定。
所述危險(xiǎn)報(bào)警器可以是熱報(bào)警器或者所謂的組合式報(bào)警器，所述組合式報(bào) 警器除了具有熱傳麟輸入端之外還具有另外的輸入端，如光傳感器輸入端。 在組合式報(bào)警器的情況下，在分析相應(yīng)的湖懂參數(shù)時(shí)，為了快3Ii也并且與此同 時(shí)更少誤警^Wm警消肩進(jìn)行初始化，以適當(dāng)?shù)姆绞浇M合各種傳 輸入端。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，給出一種用于分析溫度測量裝置的隨時(shí)間發(fā)生變 化的溫度測量信號的方法。該方法尤其適于分析危險(xiǎn)報(bào)警器的溫度測量裝置的 隨時(shí)間發(fā)生變化的溫度測量信號。該方法具有以下步驟(a)從建模單元的第一 輸入端接收^^at測量信號的輸入信號；(b)從建模單元的第二輸入端接收反 饋信號；以及(c)在建模單元的輸出端輸出輸出信號。根據(jù)本發(fā)明，借助在建模 單元中存儲的計(jì)算模型依據(jù)輸入信號和反饋信號生成輸出信號。此外，反饋信 號還直接地或間接地與輸出信號相關(guān)。
所述的分析方法也基于這樣的認(rèn)識，即在確定真實(shí)的、皿變化時(shí)，肖巨夠通 過在分析由溫度測量裝置最初獲取的,變化的過程中動態(tài)調(diào)整計(jì)算模型 免不希望的偽影。
在動態(tài)地調(diào)整計(jì)^^莫型時(shí)，借助在測量溫度的運(yùn)行時(shí)間期間或者在、皿分 析的運(yùn)行時(shí)間期間動態(tài)獲取的測量參 改^1十算模型的模型設(shè)定。盡管不能
避免測量信號的運(yùn)行時(shí)間和/^^f必須的計(jì)算及分析時(shí)間，該分析是與M;MJt
測量^S的、溫度測量同時(shí)進(jìn)行的。
需要指出，所述分析方法能夠類似于之前所述的分析裝置被進(jìn)一步地改 進(jìn)。這意味著，與裝置相關(guān)的前述特征也肖灘與用于分析隨時(shí)間變化的溫度測 量信號的所述方法的特征組合。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述了一種計(jì)算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)，在該存儲介質(zhì)中存儲有禾聘，該禾聘用于分析鵬湖懂錢的隨時(shí)間變化的驗(yàn)測量信號、 尤其是用于分析危險(xiǎn)報(bào)警器的M觀懂錢的隨時(shí)間變化的M測量信號。該 ,用于當(dāng)該程序被處理m行時(shí)實(shí)5fct前所述的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面描述了一種程序元件，該程序元件用于分析溫度測 量體的隨時(shí)間變化的驗(yàn)測量信號、尤其是用于分析危險(xiǎn)報(bào)警器的驗(yàn)觀懂 體的隨時(shí)間變化的驗(yàn)測量信號。該禾辨元件用于當(dāng)該程序元件被處理器執(zhí) 行時(shí)實(shí)施之前所述的方法。
該程序和/或該禾歸元件可以作為計(jì)穀幾可讀取的指令代碼實(shí)現(xiàn)，所述指令
代碼可以以任意適當(dāng)?shù)?語言如JAVA、 。++等編制。該禾ij^和/或該禾i^元件 可以存儲在計(jì)算機(jī)可讀取的存儲介質(zhì)上(CD-ROM、 DVD、可更換存儲器、易 失性或非易失性存儲器、^A^存儲默艦器等)。所述指令代碼能夠?qū)τ?jì)鋭幾 或者其他可編程設(shè)備這樣編程，使得所期望的功能被執(zhí)行。另外，能夠在如互 聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中提供該程序和/或該程序元件，在需要時(shí)由用戶從所述網(wǎng)絡(luò)下載該 禾i^和/或該fi^元件。
本發(fā)明既能夠借助計(jì)算mi^,即軟件，也能夠借助一個(gè)或多個(gè)專門的電 子電路，即以硬件方式，或者以任鳶混合形式，即借助軟件部分和硬件部分來 實(shí)現(xiàn)。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征由當(dāng)前tt^的實(shí)施方式的下述示例性說明給出。 本申請的於附圖僅歸意性的耐敞比例的。
圖1示出熱危險(xiǎn)報(bào)警器，該熱危險(xiǎn)報(bào)警器具有溫度測量裝置和用于所述溫 度測量縫的、鵬測量信號的、表現(xiàn)為自適應(yīng)搶波器的分析單元；
圖2以直接比較的方式示出了時(shí)間特性(a)和(b)，時(shí)間特性(a)是根據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例基于自適應(yīng)濾波器的溫度分析；時(shí)間特性(b)是在采用人為的 上升限制瞎況下的已知、MJS分析。
具體實(shí)^"式
圖l示出具有作為NTC (NTC: negative temperatur coefficient,負(fù)溫度系數(shù)) 電阻構(gòu)造的溫度測fi^置102的熱危險(xiǎn)報(bào)警器100。該,測fi^置102的輸出 信號ntc—in被輸A^分析裝置110。該輸出信號nto—in因，現(xiàn)為分析裝置110 的輸入信號。如下面將進(jìn)1闡述的一樣，分豐碟置no被設(shè)置為，在危險(xiǎn)狀況下在以
下方面優(yōu)化輸出信號ntojn的關(guān)于時(shí)間的斜率，一方面盡可能f械麵發(fā)警報(bào); 另一方面避免可能會導(dǎo)致誤警報(bào)的偽影。
在分f碟置110后面連接微處理器105，該微處理器105對由分析裝置110 鵬的分析信號virtuaLtemp檢查該分析信號與危險(xiǎn)狀況的相關(guān)性，并在必要時(shí)
促使發(fā)出報(bào)警消息。根據(jù)這里所示的實(shí)施例，報(bào)警消息是ma3i接在微處理器
105后面的放大器107以及與放大器107相連接的揚(yáng)聲器108以聲音的方式實(shí) 現(xiàn)。
需要指出，微處理器105和分lf^置110也可以借助共用的構(gòu)件如,制 器來實(shí)現(xiàn)。這同樣也適用于微鵬器105和放大器107。
分析體110具WlfA^川和輸出端112。將MS測量裝置102的輸出信 號ntcjn提供給輸入端lll。在輸出端112提供分析信號virtuaLtempo
根據(jù)這里所示的實(shí)施例，分析^g 110還具有三個(gè)部件，^H個(gè)部ff^別 經(jīng)由適當(dāng)?shù)男帕罹€路與輸入端111相連接。如圖1所示，分^f^g 110的輸入 端11是與建模單元120的第一輸入端相連接的。另外，輸廁111與被構(gòu)造為 減法單元的第一求和單元130的正輸入端131相連接，并且與第二求和單元150 的第一輸A^ 151相連接。
在建模單元120內(nèi)存儲有溫度測量裝置102的熱模型。在該熱模型中也將 考慮與溫度測量^S 102熱耦合的熱rr存量^i^熱容量。這尤其對于在圖1 中未示出的危險(xiǎn)報(bào)警器100的殼體來說是適用的。
在此，熱Jlt:存量以公知的方式導(dǎo)致由M測量裝置102所示出的溫度曲線 相對于真實(shí)^^的溫叟曲線遲滯(hinterherhinken)。根據(jù) ^示的實(shí)施例， 這種熱慣性J^M:低通濾波器特性來描述的。這種低通濾波器特性是通過至少
一，征時(shí)間常數(shù)確定的，所述特征時(shí)間常數(shù)是熱模型的重要參數(shù)。
與已知的溫度測量信號的分析方法相反，在這S^述的分析裝置100中， 該特征時(shí)間常數(shù)不必保持恒定。此外，特征時(shí)間常數(shù)取決于反饋信號slope (T_m0del = f(sk)pe))。如下面仍將詳細(xì)描述的，根據(jù)這S^f述的實(shí)施例，反饋信 號slope的強(qiáng)度取決于分析信號virtual—temp的當(dāng)前斜率或者說取決于分析信號 virtual_temp關(guān)于時(shí)間的變化^J^。
如圖1進(jìn)一步示出的，將建模單元120的輸出信號iir_model經(jīng)由建模單元120的輸出端123輸入到減法單元130的負(fù)輸入端132。根據(jù)這里所示的實(shí)施例， 建模單元120 Jif頓搶波器。將在減法單元130中形成的輸入信號ntc—in和輸 出信號iir一model之間的差信號diff經(jīng)由減法單元130的輸出端133輸入到乘法 單元140的輸入端141。在乘法單元140中，差信號diff與借助通過乘法單元 140的控制輸入端146的控律,號factor—model來確定的因數(shù)相乘。也可以在分 析裝置110的工作期間，以適當(dāng)方式隨時(shí)調(diào)整或者校正該倍增因數(shù)。
相乘后的信號mult經(jīng)由乘法單元140的輸出端143被輸入給第二求和單元 150的第二輸入端152。然后在第二斜n單元150中，相乘后的信號mult與經(jīng)由 第，fl單元150的第一輸局151輸入的輸入信號ntc—in相加。由此形成求 和信號pre—temp,該求和信號pre—temp表現(xiàn)為第二求和單元150的輸出信號。
如圖1進(jìn)一步示出的，將輸出信號pre—temp經(jīng)由第二求和單元150的輸出 端153輸入織出端濾波器單元160的輸入端161 。根據(jù)這里所示的實(shí)施例，輸 出端濾波器單元160劍腿濾波器。在此，該低通'搶波器可以是任意階數(shù)的低 通濾波器。該低通濾波器將輸出信號pre—temp轉(zhuǎn)換成經(jīng)濾波后的分析信號 virtual—temp，該分析信號virtual—temp是在輸出端濾波器單元160的輸出端162 上提供的。如上戶腿，將分析信號virtualjemp經(jīng)由分析裝置110的輸出端112 輸A^微艦器105。
下面，對分析信號virtual—temp至建模單元120的反饋淑m明，所述反饋 使得建模單元120成為自適應(yīng)濾波器根據(jù)這里所示的實(shí)施例，所述反饋鬆5 由斜率計(jì)算單元170實(shí)現(xiàn)的。斜率計(jì)算單元170具有:(a)輸入輸出信號prejemp 的第1A^ 171; (b)輸入分析信號virtual—temp的第二輸入端172;以及(c) 輸出端173。現(xiàn)在在輸出端173輸出反饋信號slope,將該反饋信號slope輸入給 建模單元120的第二輸入端122。根據(jù)這里所述的實(shí)施例，私斜率計(jì)算單元170 中基于兩個(gè)信號pre—temp和virtual_temp來確定斜率，所述斜率即輸出信號 prejemp禾R/或分析信號virtual_temp關(guān)于時(shí)間變化的強(qiáng)度。這種關(guān)系一般地可以
iiii下面的公式，
slope = f^>re—temp， virtual—temp)
根據(jù)這Mff述的實(shí)施例，反饋信號slope確定了纟魏的逆的特征時(shí)間常數(shù)。 因此，在圖1所示的分析裝置110中，熱模型的逆的特征時(shí)間常數(shù)是根據(jù) 分析信號virtual—temp的斜率來改變的。在特別陡峭的瞬變的情況下，腿成了時(shí)間常數(shù)的減小，所述時(shí)間常數(shù)的減小最終造成分析信號virtual—temp的衰減。 建模單元120因，現(xiàn)為依據(jù)輸出瞬，改變的自，濾波器。
在這里，分析信號virtual—temp的斜率是輸出端濾波器160的輸A^ 161上 的信號與輸出端162上的信號之間的差來觀懂的，所述輸出端濾波器160是構(gòu) 造為^il濾波器的線性輸出端濾波器。在此，輸出端濾波器的低通濾波器具有 比,的時(shí)間常數(shù)?？梢栽诮卧?20中，將該魏號與閾值進(jìn)行比較。在 超過該閾值時(shí)，將該模型的時(shí)間常數(shù)設(shè)置到更小的值。舉例來說，當(dāng)反饋信號 slope小的時(shí)候，選擇比駄的時(shí)間常數(shù)。當(dāng)反饋信號slope比駄時(shí)，貝附對 在模型單元120中當(dāng)前所采用的熱,鄉(xiāng)選擇更小的時(shí)間常數(shù)。因此，所釆用的 時(shí)間常數(shù)與反饋信號slope的這種 關(guān)系，在分析M測量裝置102的輸出信 號ntc一in時(shí)表現(xiàn)為自適應(yīng)調(diào)節(jié)。
圖2在圖表290中直觀,出所述分析裝置110的典型特性。在此基于在 所監(jiān)控的房間內(nèi)、鵬從5。C至50°C的突變。因此，、M測量裝置102提供相應(yīng) 的階躍響應(yīng)291作為輸入信號ntejn。該階躍響應(yīng)291由于、鵬測量裝置的熱貯 存量而衰減，并且表現(xiàn)出第二階低通^^波器的典型特性。
在圖2中，以附圖標(biāo)記292示出已知分析裝置的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)盡 管相對于階躍響應(yīng)具有更快的上升，進(jìn)而原則上更適于快i!M發(fā)警報(bào)。但是為 了避^31大的過沖，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)具有人為的上升限制。盡管設(shè)有上升限制，分 析信號292仍然具有過沖，在皿突然開始變4tt后的大約90秒時(shí)，分析信號 292短暫地上升到,警報(bào)閾值295，進(jìn)而角撥誤警報(bào)。
應(yīng)該指出，盡管可以M31更大的上升限制來避免或者至少減少這種過沖。
但是作為結(jié)果，這將導(dǎo)致分析信號292明顯更m上升，以致于真實(shí)的報(bào)警消
息將被明顯延ifiJ4^發(fā)。這因此意味著，不能滿足美國標(biāo)準(zhǔn)FM3210。
用附圖標(biāo)記293示出圖1所示的分析裝置110的分析信號virtual—temp的時(shí) 間特性?？梢郧宄吹?，信號293同樣也如分析信號293 —樣陡峭;14±升。因 此，在以熱的方録現(xiàn)的危險(xiǎn)狀況的瞎況下，也育嫩及咐艮警。另外，在信號 293的情況下有利:W免過沖，并且分析信號293始終與警報(bào)界線295保持足夠 遠(yuǎn)的距離。因此，育灘可 免不希望的誤警報(bào)。
具有彭見為自適應(yīng)濾波器的建模單元120的所述分tf^置110特別具有下 列優(yōu)點(diǎn).-1) 分析裝置110以有利方式為自身不穩(wěn)定的計(jì),型的穩(wěn)定銜共了幫助，所
述計(jì)算模型表現(xiàn)為熱模型的逆，所述熱模型說明了溫度測量裝置的熱慣性并且 必要時(shí)說明了與該溫度測量裝置熱耦合的熱容量的熱慣性。所述計(jì)算模型具有 類似于高通濾波器的特性。所述、鵬分析，在快速響應(yīng)的同時(shí)，不導(dǎo)艦沖或
者僅導(dǎo)致很小的過沖。尤其是，該M分析的動態(tài)特性不^M己知的人為的 斜率限制來加以限制的。因此，即使在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中未經(jīng)觀賦的"真實(shí)，斜牛下，
也能得到其他優(yōu)點(diǎn)。例如，危險(xiǎn)報(bào)W^溫度大幅度波動或者在高風(fēng)速的情況 下，仍然變得更加魯棒。在所述這些條件下，熱系統(tǒng)的參數(shù)通常會猛烈變化。 例如在高風(fēng)速的情況下，傳感器可能會突然被以不同的方式流過，從而快得多 地作出反應(yīng)。"硬"系統(tǒng)在這里或i特趣ij與所出現(xiàn)的不穩(wěn)定性有關(guān)的問題。
2) Mii^述反饋或者M(jìn)31自適應(yīng)濾波，肖辦滿足所有與熱危險(xiǎn)報(bào)警器相關(guān)的 標(biāo)準(zhǔn)，例如特別是標(biāo)準(zhǔn)EN54-5A1S和BS以及標(biāo)準(zhǔn)FM3210。這是值得注意的， 這是因?yàn)槿缟纤龅倪@些標(biāo)準(zhǔn)包含本來對立的要求(FM3210要求盡可能t^k 報(bào)警，而EN54-5"S"要繊免誤警報(bào))。
3) 所述分l/^g 110的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，會辦以相同的算法滿^J:述標(biāo)準(zhǔn)。
也就是說不必?zé)┈嵉刂匦聅sa參數(shù)。因此，裝配了分析裝置110的危險(xiǎn)報(bào)警器
足以滿足所有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。
4) 所述分析裝置110肖嫩在常規(guī)的熱危險(xiǎn)報(bào)警器中,簡單的編程設(shè)計(jì)來 實(shí)現(xiàn)。通常無需專門的硬件部件。
權(quán)利要求
1. 一種用于分析溫度測量裝置(102)的溫度測量信號(ntc_in)的裝置，所述裝置尤其用于分析危險(xiǎn)報(bào)警器(100)的溫度測量裝置(102)的隨時(shí)間變化的溫度測量信號(ntc_in)，所述裝置(110)具有建模單元(120)，所述建模單元具有·用于接收輸入信號(ntc_in)的第一輸入端(121)，所述輸入信號代表所述溫度測量信號；·用于接收反饋信號(slope)的第二輸入端(122)；以及·用于輸出輸出信號(iir_model、pre_temp、virtual_temp)的輸出端(123)，—其中，能夠借助在所述建模單元內(nèi)(120)存儲的計(jì)算模型依據(jù)所述輸入信號(ntc_in)和所述反饋信號(slope)生成所述輸出信號(iir_model、pre_temp、virtual_temp)，并且—其中，所述反饋信號(slope)直接地或間接地取決于所述輸出信號(iir_model、pre_temp、virtual_temp)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述計(jì)^^莫型具有至少一個(gè)模型參 數(shù)(Tjnodel)，所述模型參數(shù)的itffi過所述反饋信號(slope)確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2之一所述的裝置，其中，所述計(jì)算模型表現(xiàn)為所述 、溫度測量裝置(102)的熱模型的逆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，還具有斜率計(jì)算單元(170),所 j^斜率計(jì)算單元具有 至少一個(gè)用于直接或間接地接收所述建模單元(120)的輸出信號(pre—temp、 virtuaUemp)的輸入端(171 、 172);以及 用于提供所述反饋信號(slope)的輸出端，其中斜率計(jì)算單元(l70)被設(shè)計(jì)為，使得所提供的反饋信號(sbpe)代表輸出 信號(pre一temp、 virtual—temp)隨時(shí)間的變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的體，還具輸出端熗波器單元(160)，所述輸 出端濾波器單元(160)具布 用于接收所述模型單元(120)的輸出信號(iirjTiodel、 pre—temp)的輸A^(161);以及 用于輸出分析信號(virtua1—tei^))的輸出端(162)，其中，一所述輸出端濾波器單對160)的所述輸入端(161)與所逸斜率計(jì)算單對170)的第""ilA^(171))^接，并且一所述輸出端濾波器單對160)的所述輸出端(162)與所逸斜率計(jì)算單元(170)的第二輸A^(m)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，另外還具有第一求和單對130),所述第一求和單元設(shè)置^^述建模單對120)的所述輸出端(123)和所述輸出端濾波器單元(160)的戶腿輸入端(161)之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，另外還具有第二求和單元(150)和乘法單元(140),所述第二求和單元(150)和乘法單元(140)設(shè)置在所述第一求和單元(130)的戶微輸出端(133)和所述輸出端滄波器單對160)的所述輸入端(161)之間。
8. —種依據(jù)在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)獲取的^j^輸出報(bào)警消息的危險(xiǎn)報(bào)警器，所述危險(xiǎn)報(bào)警戮100)具有 用于獲取^^M控區(qū)域內(nèi)的、鵬的驗(yàn)測量體(102)，；以及 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的、用于分析所逾驢測量錢(102)的M測量信號(nte—in)的^g (110)。
9. 一種用于分析溫度測量裝置(102)的隨時(shí)間變化的溫度測量信號(ntc—in)的方法，所述方法尤其用于分f脆險(xiǎn)報(bào)警戮100)的鵬測l^g(102)的隨時(shí)間變化的、鵬測量信號(ntojn),所述方、跑括以下步驟 從建模單對120)的第一輸城121展收< ^述驗(yàn)測量信號的輸入信號(nto—in);M^ 述建模單對120)的第二輸A^(122展收反饋信號(slope);以及 在所述建模單元(120)的輸出端(123)輸出輸出信號(iir一model、pre—temp、 virtual—temp)，一其中，借助在所述建模單元內(nèi)(120)存儲的計(jì)算模型依據(jù)所述輸入信號(ntc—in)和所述反饋信號(slope)生成所述輸出信號(iir_model、 pre—temp、virtual—tenp);并且—其中所述反饋信號(slope)直接地或間接地取決于所述輸出信號(iir一model、 pre—temp、 virtual一temp)。
10. —種計(jì)穀幾可讀取的存儲介質(zhì)，在所述存儲介質(zhì)中存儲有程序，所述程序用于分析鵬測量裝置(102)的隨時(shí)間變化的、鵬測量信號(ntc—in)，尤其用于分析危險(xiǎn)報(bào)警器(00)的溫度測量裝置(102)的隨時(shí)間變化的溫度測量信號(ntc—in),所述禾將被隨用于當(dāng)所述禾將被處理器(110)執(zhí)行時(shí)實(shí)施如權(quán)禾腰求9所述的方法。
11. 一種程序元件,所述,元件用于分析,測量^S(102)的隨時(shí)間變化的、鵬測量信號(ntojn)，尤其用于分析危險(xiǎn)報(bào)警戮100)的'鵬測量錢(102)的隨時(shí)間變化的溫度測量信號(ntcjn)，所述禾i^元件用于當(dāng)所述禾將元件被M器(110)執(zhí)行時(shí)實(shí)施如權(quán)利要求9所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助計(jì)算機(jī)模型的動態(tài)調(diào)整魯棒地分析溫度測量信號的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于分析溫度測量裝置的溫度測量信號的裝置。所述裝置具有建模單元，所述建模單元具有用于接收代表溫度測量信號的輸入信號的第一輸入端；用于接收反饋信號的第二輸入端；以及用于輸出輸出信號的輸出端。能夠借助在所述建模單元內(nèi)存儲的計(jì)算模型根據(jù)所述輸入信號和所述反饋信號來生成所述輸出信號。所述反饋信號直接地或間接地取決于所述輸出信號。此外，本發(fā)明還涉及一種具有所述類型的分析裝置的危險(xiǎn)報(bào)警器和一種用于分析溫度測量信號的方法。另外，本發(fā)明還涉及包含用于執(zhí)行所述分析方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀取的存儲介質(zhì)以及程序元件。
文檔編號G08B29/00GK101520936SQ20091013461
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
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