Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Detektion eines Glasbruchs sowie ein Verfahren zur Detektion eines Glasbruchs insbesondere zur Bereitstellung einer Alarmgebung.

Der Stand der Technik beschreibt verschiedene Lösungen für eine Glasbrucherkennung insbesondere bei Fensterscheiben.

Eine technisch einfache Möglichkeit ist die Anordnung eines elektrischen Leiters auf einer Glasscheibe, der bei einer Zerstörung der Scheibe durchtrennt wird. Die Unterbrechung wird elektrisch detektiert und es kann ein Signal ausgegeben werden. Nachteilig ist hierbei, dass der elektrische Leiter eine optische Beeinträchtigung darstellen und zudem eine sichere Detektion ein Einscheibensicherheitsglas erfordert.

Ferner können Geräusche oder Schwingungen direkt am Glas oder nahe der Scheibe aufgenommen werden. Beispielsweise ist es hier bekannt, ein Piezo- element auf einer Glasscheibe anzuordnen und so Schwingungen anhand von dort dann anliegenden Spannungswerten zu erkennen. Es ist auch bekannt, mittels eines Mikrofons die Geräusche beim Bruch einer Glasscheibe zu erfassen und auf diese Weise die Zerstörung einer Glasscheibe zu erkennen. Nachteilig ist hierbei, dass Störgeräusche oder Erschütterungen Fehlalarme auslösen können.

Dem Grunde nach ist es aus dem Stand der Technik auch bekannt, beispielsweise durch Dehnmessstreifen oder andere einfache Widerstandssensoren Widerstandsveränderungen bei einer Verformung oder bei einem Bruch zu erkennen und hierauf gestützt einen Alarm auszugeben. Nachteilig ist es hierbei, dass für die Brucherkennung ein Wertekorridor festgelegt und die Anordnung hiernach kalibriert werden muss, wobei insbesondere durch thermische Widerstandveränderungen teilweise große Wertekorridore zur Vermeidung von Fehldetektionen vorgesehen werden müssen, die dann zu einer unerwünscht geringen Sensitivität führen können.

Eine Lösung die diese Nachteile überwindet wird durch WO 2022/053091 A1 beschrieben. Nach dieser Lösung wird ein Referenzschwingungsmuster der unbeschädigten Glasscheibe festgelegt. Diesem Referenzschwingungsmuster wird anhand des Widerstandsänderungsverlaufs des Widerstandssensors ein tatsächliches Schwingungsmuster gegenübergestellt und mittels einer Auswerteelektronik ein Vergleich durchgeführt. Hierdurch werden vorteilhaft selbst bei starken Erschütterungen Fehlalarme vermieden, weil das Schwingungsmuster auch dann dem Referenzschwingungsmuster entspricht, aber zugleich auch Glasbeschädigungen mit geringen Erschütterungen erkannt, weil selbst Risse oder kleine Fehlstellen das Schwingungsmuster verändern. Es handelt sich hierbei um einen wichtigen Beitrag zum Stand der Technik, der jedoch technisch sehr anspruchsvoll ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache Alarmglasanordnung bereitzustellen, die einen Glasbruch oder eine Glasbeschädigung zuverlässig erkennt und zugleich Fehlalarme vermeidet. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur zuverlässigen Detektion einer Glasscheibenbeschädigung anzugeben.

Die Aufgabe wird in Bezug auf die Alarmglasanordnung durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale und in Bezug auf das Verfahren zur Detektion einer Glasbeschädigung durch die im Patentanspruch 3 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Alarmglasanordnung weist eine Glasscheibe, einen Widerstandsensor und eine Auswertungseinheit auf.

Der Widerstandsensor ist an der Glasscheibe angeordnet. Hierbei kann dieser entweder über die gesamte Scheibe verteilt oder lediglich bestimmten Bereichen, beispielsweise in Randzonen, angeordnet sein. Vorteilhaft können hier dem Grunde nach alle aus dem Stand der Technik bekannten Widerstandssensoren zur Anwendung kommen. Auch eine vollflächige elektrisch leitfähige Beschichtung beispielsweise als Bestandteil eines Schichtsystems zur Wärmeisolation oder zum UV-Schutz kann als Widerstandssensor im Sinne der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen.

Bei einer physischen Zustandsveränderung der Glasscheibe erfolgt eine Sensorwiderstandsveränderung. Der Sensorwiderstand verändert sich beispielsweise dahingehend, dass dieser durch eine Schwingung der Scheibe in seiner Länge geändert wird. Durch die Längenänderung ändert sich der messbare Widerstandswert.

Die Auswertungseinheit ist mit dem Widerstandssensor elektrisch leitend verbunden und kann so den jeweils vorliegenden Widerstand an dem Sensorwiderstand, nachfolgend als Sensorwiderstandswert bezeichnet, erfassen.

Erfindungsgemäß ist die Auswertungseinheit insbesondere dazu ausgebildet, einen ersten Sensorwiderstandswert zu einem ersten Zeitpunkt zu erfassen. Sie ist erfindungsgemäß ferner ausgebildet, darauffolgend einen zweiten Sensorwiderstandswert zu einem zweiten Zeitpunkt zu erfassen.

Die Auswertungseinheit ist zudem ausgebildet, den ersten und den zweiten Sensorwiderstandswert zu vergleichen und eine Sensorwiderstandsdifferenz zu bestimmen und eine Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen sowie nachfolgend aus der Sensorwiderstandsdifferenz und der Zeitdifferenz einen Gradienten zu bestimmen.

Bei einer Überschreitung des Gradienten von einem hinterlegbaren Schwellwert wird dann ein Signal auszugeben. Der erfindungsgemäßen Lösung liegt zu Grunde, dass überraschend gefunden wurde, dass im Falle einer Glasbeschädigung oder eines Glasbruchs eine sehr schnelle Veränderung des Zustands der Scheibe eintritt und dass diese Zustandsveränderung nicht allein durch die Absolutwerte von Sensorwiderständen, sondern vielmehr durch eine Gradientenanalyse erkannt werden kann.

Dafür ist die Auswertungseinheit vorzugsweise mit einem Microcontroller und einer entsprechenden elektronischen Sensorauswertungsschaltung aufgebaut. Die Auswertungseinheit kann auch als ein Rechner ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist es möglich, Sensorwiderstandswerte mit einer hohen Taktrate aufzunehmen und so einen hohen Gradienten infolge einer plötzlichen Zustandsänderung der Glasscheibe zu bestimmen. Dadurch können Zustandsänderungen einer Glasscheibe in Echtzeit ausgewertet werden.

Die erfindungsgemäße Alarmglasanordnung weist insbesondere nachfolgende Vorteile auf.

Ein besonderer Vorteil ist es, dass störende Einflüsse, die eine hohe Differenz von Sensorwiderstandswerten generieren, herausgefiltert werden können. Da Fensterscheiben verschiedenen äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Temperaturschwankungen oder Windlasten und Ähnlichem unterliegen, können Absolutwerte von Sensorwiderstandswerten auftreten, die nach Lösungen des Standes der Technik unrichtigerweise als eine Glasbeschädigung interpretiert werden können. Werden zur Vermeidung von Fehlalarmen die Schwellwerte jedoch zu hoch definiert, besteht die Gefahr einer zu geringen Sensitivität. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Alarmglasanordnung mittels der Gradientenauswertung überwunden. Es wird vorteilhaft eine zuverlässige Detektion von Glasbeschädigungen erreicht und zugleich die Gefahr von Fehlalarmen erheblich reduziert.

Weiterhin ist es vorteilhaft dass eine Kalibrierung einer solchen Alarmglasanordnung weitgehend oder vollständig entbehrlich ist, da es nicht darauf ankommt, einen Bereich zulässiger und nicht zulässiger Absolutwerte der Sensorwiderstandswerte zu definieren.

Damit geht zugleich der Vorteil einher, dass im Laufe der Zeit möglicherweise eintretende Änderungen des Verhaltens des Widerstandssensors in seinem Zusammenwirken mit der Glasscheibe durch Alterungen, Übergangswiderstände und Ähnliches die ordnungsgemäße Funktion der Alarmglasanordnung nicht beeinflussen und keine Nachkalibrierung erforderlich ist.

Zudem ist es vorteilhaft, dass für die erfindungsgemäße Alarmglasanordnung keine speziellen Widerstandssensoren benötigt werden. Vielmehr können die aus dem Stand der Technik bekannten und bewährten Widerstandssensoren verwandt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auch bereits bestehende Alarmglasanordnungen umgerüstet oder auch vorsorglich verbaute Widerstandsensoren für die Installation einer erfindungsgemäßen Alarmglasanordnung verwandt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Alarmglasanordnung dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsensor als eine Beschichtung der Glasscheibe ausgebildet ist. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung kann eine in vielen Fällen ohnehin vorhandene Wärmeschutzbeschichtung zugleich als Flächenwiderstandselement verwandt werden. Es kann so kostengünstig eine Glasbruchüberwachung über die gesamte Glasscheibe realisiert werden. Zudem entfallen optische Beeinträchtigungen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Glasscheibenbeschädigung. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels eines Widerstandssensors, der an der Glasscheibe angeordnet ist und mittels einer Auswertungseinheit durchgeführt und weist die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte auf: a) Erfassen eines ersten Widerstandswerts des Widerstandssensors zu einem ersten Zeitpunkt, b) Erfassen eines zweiten Widerstandswerts des Widerstandssensors zu einem zweiten Zeitpunkt, c) Vergleichen des ersten und des zweiten Widerstandswertes und Ermitteln einer Sensorwiderstandsdifferenz, d) Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt, e) Ermitteln eines Gradienten mittels der Sensorwiderstandsdifferenz und der Zeitdifferenz, f) Vergleichen des Gradienten mit einem hinterlegten Schwellwert und Ausgeben eines Signals bei einer Schwellwertüberschreitung des Gradienten.

Die Beschreibungsinhalte zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten zu dem erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechender Weise unter Einbeziehung der nachfolgenden Aspekte.

Gemäß den Verfahrensschritten a) und b) werden Widerstandswerte des Widerstandssensors zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst. Vorzugsweise erfolgt eine fortlaufende Erfassung in solchen Zeitintervallen, die eine plötzliche Veränderung von Zuständen der Glasscheibe und damit einhergehend des Widerstandswertes zulassen. Erfindungswesentlich ist es hierbei, dass den mindestens zwei erfassten Widerstandswerten die jeweiligen Zeitpunkte der Erfassung zugeordnet werden.

In den Verfahrensschritten c) und d) wird einerseits die Differenz der mindestens zwei Widerstandswerte und die Zeitdifferenz aus den beiden zugeordneten Zeitpunkten durch die Auswertungseinheit errechnet.

Nachfolgend kann durch die Auswertungseinheit anhand der beiden Differenzwerte, also der Sensorwiderstandsdifferenz und der Zeitdifferenz, der zeitliche Gradient der Widerstandsänderung errechnet werden. Ferner ist ein hinterlegter Schwellwert eines Gradienten, nachfolgend auch als Referenzgradient bezeichnet, vorgesehen. Der Festlegung des Wertes des Referenzgradienten liegen experimentell oder rechnerisch bestimmte zeitliche Verläufe von Widerstandsänderungen des Widerstandsensors beispielsweise durch thermische Einflüsse oder durch eine mechanische Belastung zu Grunde, die nicht mit einer Beschädigung oder Zerstörung der Glasscheibe einhergehen. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Überlegung zu Grunde, dass Widerstandsänderungen mit einer geringeren Geschwindigkeit als durch den Referenzgradienten definiert nicht durch eine Scheibenbeschädigung oder Scheibenzerstörung bedingt sind.

Ergibt der Vergleich des ermittelten Gradienten mit dem Referenzgradienten im Verfahrensschritt f) einen höheren Wert des Gradienten, wird von einer Scheibenbeschädigung oder Scheibenzerstörung ausgegangen und es wird von der Auswertungseinheit ein Signal ausgegeben, das unmittelbar als ein Alarm ausgebildet sein kann oder weiterverarbeitet oder übertragen werden kann.

Durch das Verfahren der Gradientenermittlung werden vorteilhaft Störgrößen, wie beispielsweise Grund- oder Störschwingungen der Umgebung herausgefiltert. So muss das System nicht aktiv auf die eingesetzte Umgebung kalibriert oder angelernt werden. Es ist in jeder Umgebung einsetzbar. Es können Grundschwingungen aufgrund von Windlasten oder Betriebslasten am Gebäude, wie in einer Maschinenhalle, auftreten. Erst wenn direkte Gewalteinwirkung gegen das zu schützende Fenster ausgeht, ist der Gradient des Sensorwiderstands in einem sehr kurzen Zeitabstand sehr groß. Dies führt dann zu einer Detektion eines Einbruchsversuchs und zur Ausgabe eines Alarmsignals. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist demzufolge die erhöhte Sicherheit gegen Fehlauslösungen des Alarms.

Vorteilhaft kann das Verfahren in einer Weiterbildung zudem vorsehen, dass in einer zeitlichen Abfolge durchgeführter Widerstandsmessungen fortlaufend Gradienten ermittelt werden. Nach dieser Weiterbildung werden die Gradienten von der Auswertungseinheit fortlaufend verglichen und es wird so in einer Einlernbetriebsphase ein für die konkrete Glasscheibe typischer Gradienten-Wertekorridor für die Gradienten ermittelt. Der so nach dieser Weiterbildung durch die Auswertungseinheit selbst ermittelte Gradienten-Wertekorridor ersetzt eine Festlegung und Programmierung eines Referenzgradienten. Wird dann im Verfahrensschritt f) in einer Überwachungsbetriebsphase bei einem Vergleich des ermittelten Gradienten mit dem Gradienten-Wertekorridor eine Überschreitung - gegebenenfalls unter Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors - ermittelt, gibt die Auswertungseinheit ein Signal aus.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von

Fig. 1 schematische Darstellung der Alarmglasanordnung

Fig. 2 Darstellung der Gradientenermittlung näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Alarmglasanordnung in einer schematischen Darstellung.

Die Glasscheibe 1 ist mit einem linienförmigen Widerstandssensor 2 überzogen. Dieser ist im Ausführungsbeispiel meanderförmig als Leiterbahn aufgedampft. Zur Messung des Widerstands ist die Leiterbahn an die Auswertungseinheit 3 angeschlossen. Hierzu ist an beiden Enden der Leiterbahn eine Kontaktierung zu einer Verbindung zur Auswertungseinheit 3 vorgesehen.

Die Auswertungseinheit 3 basiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer Auswerteelektronik mit eingebautem Mikrocontroller. Gemessen wird permanent der Widerstandswert über die Zeit. Hierbei werden die Widerstandswerte in Zeitintervallen durch die Auswertungseinheit erfasst und es wird den erfassten Widerstandswerten als Ri und R2 jeweils ein Zeitstempel als erster Zeitpunkt ti und zweiter Zeitpunkt t2 zugeordnet. Anhand der Differenz der erfassten Widerstandswerte als Sensorwiderstandsdifferenz AR und anhand der Zeitdifferenz At der Zeitstempel wird ein zeitlicher Gradient ermittelt.

Ist der Gradient des Widerstandswerts sehr hoch und übersteigt er einen Referenzgradienten, wird ein Signal 4 ausgegeben. Das Signal 4 liegt im Ausführungsbeispiel unmittelbar als Alarmsignal vor und wird über einen elektronischen Alarmsignalausgang an eine nachgeordnete Alarmierungseinrichtung weitergegeben.

Die Figur 2 zeigt ergänzend in einer Darstellung in einem Koordinatensystem die Widerstands-Zeit-Beziehung.

Hierbei ist auf der Ordinate der Widerstandswert R des Sensorwiderstands und auf der Abszisse die Zeit t eingetragen. Bei einer hohen Sensorwiderstandsdifferenz AR zwischen einem ersten Sensorwiderstandwert zu einem ersten Zeitpunkt ti und einem zweiten Sensorwiderstandswert zu einem zweiten Zeitpunkt t2 und zugleich einer geringen Zeitdifferenz At liegt ein hoher zeitlicher Gradient vor, der hier durch den Abschnitt des Graphen zwischen den beiden senkrechten Strichlinien dargestellt ist.

Verwendete Bezugszeichen

1 Glasscheibe

2 Widerstandssensor

3 Auswertungseinheit

4 Signal ti erster Zeitpunkt t2 zweiter Zeitpunkt

At Zeitdifferenz

Ri erster Sensorwiderstandswert

R2 zweiter Sensorwiderstandswert

AR Sensorwiderstandsdifferenz