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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltschrankanordnung mit zumindest
einem Schaltschrank und einer Schaltschranküberwachungseinrichtung, die
zur Überwachung
schaltschrankspezifischer Zustandsgrößen einschließlich Temperatur, Feuchte,
Zugang, Vibration, Rauch, Strom und/oder Spannung ausgebildet ist
und in mindestens einem Schaltschrank angeordnete zentrale Überwachungs- und
Steuerungskomponenten aufweist, welche mit die Zustandsgrößen überwachenden
Sensoren und ansteuerbaren Aktoren und/oder Meldeeinheiten in Datenübertragungsverbindung
gebracht oder bringbar ist, wobei zumindest eine zentrale Überwachungs-
und Steuerungskomponente als Basisgerät mit einer drahtlosen Sende-/Empfangsschnittstelle ausgebildet
ist.
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Eine
derartige Schaltschrankanordnung mit einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
ist in der
DE 101
19 637 A1 angegeben. Die Schaltschranküberwachungseinrichtung ist
hierbei zum Überwachen
schaltschrankspezifischer Funktionen ausgebildet, wobei schaltschrankspezifische
Zustandsgrößen wie
Temperatur, Feuchte oder Zugangskontrollgrößen mittels Sensoren erfasst
und die an die zentrale Überwachungs-
und Steuerungsvorrichtung übertragenen
Daten ausgewertet und entsprechende Meldungen abgesetzt oder Aktoren angesteuert
werden. Die zentrale Überwachungs- und
Steuerungsvorrichtung, als Haupteinheit oder Mastergerät bezeichnet,
ist dabei mit einer Sende-/Empfangsschnittstelle für eine drahtlose Übertragung,
beispielsweise über
eine Funkstrecke, versehen, um mit dezentralen Einheiten einschließlich einer
Sensoranschlusseinheit, einer Türkontrolleinheit, einer
Klimasteuerungseinheit, einer Bedienungseinheit, einer Energieversorgungseinheit
und einer Adaptereinheit zu kommunizieren, die ebenfalls mit einer
Schnittstelle für
eine drahtlose Datenübertragung versehen
sind. An die Sensoranschlusseinheit können die für die Überwachung der schaltschrankspezifischen
Zustandsgrößen ausgebildeten
Sensoren angeschlossen werden. Die drahtlose Datenübertragung
lässt variable
Anordnungsmöglichkeiten
für die dezentralen
Einheiten zu. Die dezentralen Einheiten werden wieder an weitere
Komponenten der Überwachungseinrichtung
angeschlossen, wodurch der Aufbau der Überwachungseinrichtung einen
entsprechenden Aufwand erfordert.
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In
der
DE 197 10 019
C2 ist eine weitere Schaltschranks- und Überwachungseinrichtung
gezeigt, bei der an eine zentrale Steuerungseinrichtung verschiedene
Sensoren drahtgebunden über
eine Eingangsschnittstelle angeschlossen sind. Mit den Sensoren
können
die verschiedenen schaltschrankspezifischen Zustandsgrößen, wie
Temperatur, Feuchte, Rauch, Strom oder Spannung, Öffnungszustand
der Tür,
Vibration oder Zugangsdaten erfasst werden. Ferner sind an die zentrale
Steuerungseinrichtung verschiedene ansteuerbare Einheiten, wie Klimatisierungsgeräte, Spannungsversorgung
oder Meldeeinrichtungen über
entsprechende Schnittstellen angeschlossen. Mit diesen Maßnahmen
ist der Schaltschrank an verschiedene Einsatzbedin gungen flexibel
anpassbar. Dabei ist aber Sorge zu tragen, dass die Überwachungseinrichtung
den Einbauraum für
den Anwender nicht behindert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltschrankanordnung
der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die mit möglichst
wenig Aufwand für
den Anwender vielfältige
Anpassungsmöglichkeiten
an verschiedene Einsatzbedingungen zulässt.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei
ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Sensoren mit einer drahtlosen Sende-
und/oder Empfangsschnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung
zwischen den Sensoren und der Basisstation ausgestattet ist.
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Mit
diesen Maßnahmen
können
die Sensoren ohne Zwischenschaltung zusätzlicher Komponenten auf einfache
Weise an geeigneter Stelle für die Überwachung
schaltschrankspezifischer Zustandsdaten geeignet positioniert werden.
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Ist
dabei vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Sensoren zum drahtlosen
Empfang von Daten anderer Sensoren und zum drahtlosen oder drahtgebundenen
Weiterleiten der empfangenen Daten direkt oder über zwischengeordnete Sensoren
an die Basisstation ausgebildet ist, so können von zumindest einigen
Sensoren, die ihrerseits für
die Erfassung bestimmter Zustandsgrößen ausgebildet sind, nach
Art von Netzknoten Zusatzfunktionen für die Übertragung übernommen werden, wobei sie eine
Art Repeater-Funktionen gegebenenfalls mit Signalverstärkung für die Datenübertragung
erfüllen. Damit
können
durch eine Art Kaskadierung auch größere Datenübertragungsstrecken von z.B.
bis zu 50 m oder auch mehr überbrückt werden.
Durch diesen Aufbau können
die Sende-/Empfangsleistung relativ gering gehalten werden, so dass
auch die in den Sensoren vorhandene Energiequelle, z.B. Batterie, möglichst
wenig belastet wird und die Energieversorgung über lange Zeit (über meh rere,
z.B. 5 oder 10 Jahre) gesichert ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar,
die Sensoren mit Energiewandlern auszustatten, wofür ebenfalls
eine geringe Leistungsaufnahme günstig
ist.
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Für die Steuerung
der Schaltschnankfunktionen, beispielsweise Klimatisierung und/oder
Feuchte, oder zur frühzeitigen
Erkennung Gefahren verursachender Zustände sind des Weiteren die Maßnahmen
von Vorteil, dass zumindest ein Teil der Sensoren außerhalb
des Schaltschranks zum Erfassen die Schaltschrankfunktion beeinflussender
Zustandsgrößen anordenbar
und in drahtlose Datenübertragungsverbindung
mit der Basisstation bringban ist.
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Vorteilhafte
zusätzliche
Ausgestaltungsmöglichkeiten,
die sich ergeben, bestehen darin, dass zum Erfassen schaltschrankfremder
Messgrößen weitere
Sensoren vorgesehen sind, die zur drahtlosen Datenübertragung
direkt oder indirekt über
mindestens einen zwischengeordneten Sensor zu der Basisstation ausgebildet
sind. Beispielsweise können
auf diese Weise Messgrößen in einem
Rechenzentrum oder in einer Industrieanlage erfasst und getrennt
weitergemeldet werden.
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Dabei
ist für
die Datenaufbereitung und Behandlung der gewonnenen Informationen
die Ausgestaltung günstig,
dass die weiteren Sensoren mit einer in die Datenübertragung
einbindbaren Kennung zur Unterscheidung von den die schaltschrankspezifischen
Zustandsgrößen erfassenden
Sensoren versehen sind, die von zumindest einer zentralen Überwachungs-
und Steuerungskomponente auswertbar ist.
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Für eine eindeutige,
geordnete und sichere Datenübertragung
sind die Maßnahmen
von Vorteil, dass die Basisstation und/oder die zwischengeordneten
Sensoren mit einer Routerfunktion zum Zuordnen der Datenübertragung
zwischen Sender und Empfänger
versehen sind.
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Eine
eindeutige Zuordnung zwischen Basisstation und Sensoren, die ebenfalls
zur Betriebssicherheit beiträgt,
wird dadurch erreicht, dass die Basisstation mit einem Anlernmodus
versehen ist, in dem einem anzulernenden Sensor zum Vorbereiten des
drahtlosen Datenaustausches mit der Basisstation eine Anweisung übersandt
wird, dass dieser ein bestimmtes Nachrichten-Paket sendet, auf das
die Basisstation antwortet, und dass der Anlernmodus durch einen
Eingabebefehl des Benutzers einschaltbar und wieder ausschaltbar
ist.
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Die
Verwaltung und eindeutige Zuordnungen werden dadurch unterstützt, dass
die Basisstation und die Sensoren mit einer Identifikationskennzeichnung
versehen sind, die in einem Speicher der Basisstation und des betreffenden
Sensors hinterlegt ist.
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Zur
Funktionssicherheit tragen die Maßnahmen bei, dass zumindest
die zwischengeordneten Sensoren zum Abgeben einer Meldung an die
Basisstation in bestimmten Zeitabständen ausgebildet sind, die
zur Funktionsüberwachung
ausgewertet wird.
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Ferner
wird eine sichere Funktion dadurch unterstützt, dass die Sensoren und
die Basisstation Zeitangabebausteine aufweisen und dass die Basisstation
zum Senden von Zeitangaben an die Sensoren ausgebildet ist zur zeitlichen
Synchronisierung der Sensoren untereinander.
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Die
Installation der Schaltschranküberwachung
wird dadurch begünstigt,
dass der Schaltschranküberwachungseinrichtung
ein Feldstärke-Messgerät zugeordnet
ist, mit dem die Qualität der
Funkverbindung zwischen dem Basisgerät und den Sensoren und den
gegebenenfalls zwischengeordneten Sensoren überprüfbar ist.
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Für die Positionierung
und Montage sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die
Sensoren ein Sensorgehäuse
mit einheitlichem Koppelabschnitt aufweisen, dass Verbindungsstücke mit
an den Koppelabschnitt angepasstem Verbindungsabschnitt vorgesehen
sind und dass die Sensoren über die
Verbindungsstücke
mit einem Träger
verbindbar sind. Die Verbindungsstücke können dabei mit verschiedenen
Befestigungsmöglichkeiten
an einem Träger
bzw. Untergrund ausgerüstet
sein, beispielsweise für
eine Klebeverbindung, Klettverbindung, Schnurverbindung oder Schraubverbindung.
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Zu
einem einfachen Aufbau der Sensoren und Einheiten und einer sicheren
Datenübertragung tragen
die Maßnahmen
bei, dass zur Datenübertragung
eine Mischung aus Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation unter
Bandspreizung verwendet ist, wobei das Signal über das Übertragungsband verteilt ist.
Dabei können
wichtige-Teile der
Sender und Empfänger
mit einfachen analogen Elementen ausgebildet werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Schaltschrankanordnung mit zwei Schränken und einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
in schematischer Darstellung,
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2 eine
Sensoreinheit mit Sensorgehäuse
und Verbindungsstück
in auseinander genommener und zusammengesetzter Darstellung,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Schaltschrankanordnung mit Schaltschranküberwachungseinrichtung und
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Schaltschrankanordnung mit Schaltschranküberwachungseinrichtung.
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1 zeigt
eine Schaltschrankanordnung mit zwei Schaltschränken 2 und einer dieser
zugeordneten Schaltschranküberwachungseinrichtung 1. In
dem einen Schaltschrank ist eine Basisstation in Form eines Basisgeräts 40 mit
einer extern an dem Schaltschrank angeordneten und mit dem Basisgerät 40 verbundenen
Antenne 41 sowie eine zentrale Einheit 30 aus
zentralen Überwachungs-
und Steuerungskomponenten mit einer internen Antenne 31 angeordnet.
Wie die 3 und 4 zeigen,
weist die Einheit 30 verschiedene zentrale Überwachungs- und
Steuerungskomponenten mit einer weiteren Basisstation in Form eines
weiteren Basisgeräts 33,
einer Ein-Ausgabe-Einheit 32 und
einer Verarbeitungseinheit 34 auf. Mit der zentralen Einheit 30 bzw.
deren Basisgerät 33 und
dem weiteren Basisgerät 40 stehen
verschiedene Sensoren einer Sensoranordnung 50 in drahtloser
Datenübertragungsverbindung,
wobei nach 1 in dem Schaltschrank angeordnete Sensoren über die
interne Antenne 31 mit der zentralen Einheit 30 in
Datenübertragungsverbindung
gebracht sind, während
externe Sensoren über
die externe Antenne 41 mit dem weiteren Basisgerät 40 in Datenübertragungsverbindung
gebracht sind. In dem zweiten Schaltschrank angeordnete weitere
Sensoren können über die
interne Antenne 31 mit der zentralen Einheit 30 kommunizieren,
wenn z.B. die im Übergangsbereich
zwischen den beiden Schaltschränken 2 befindlichen
Seiten offen sind. Andernfalls könnte
z.B. die Datenübertragung über eine
weitere externe Antenne 41 an dem zweiten Schaltschrank
und die externe Antenne 41 an dem anderen Schaltschrank
erfolgen. Die Sensoren umfassen mindestens einen Feuchtesensor 50.1,
einen oder mehrere Temperatursensoren 50.2, einen z.B.
auf Vibrationen reagierenden Vandalismussensor 50.5, einen
Zugangssensor 50.6, einen Sensor zur Weitergabe digitaler
Signale, wobei der Sensor zur Erfassung einer bestimmten Zustandsgröße, beispielsweise
der vorstehend genannten oder einer anderen Art ausgebildet ist.
Außerdem
weist der zweite Schaltschrank 2 einen gesicherten Türverschluss 4 sowie eine
Zugangskontrolleinheit 3 z.B. für die Eingabe eines Zahlencodes,
das Lesen einer Codekarte oder mit Transponderfunktion auf.
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In
den 3 und 4 sind außerdem weitere Sensoren zum
Erfassen schaltschrankfremder Messgrößen oder Zustandsgrößen gezeigt,
nämlich ein
Lichtsensor 60.1, ein Zähler 60.2 für Produkte
eines Fertigungsprozesses, ein Abgassensor 60.3, Füllstandssensoren 60.4 sowie
ein externer Temperatursensor 60.5. Auch diese weiteren
Sensoren für schaltschrankfremde
Messgrößen, z.B.
in einem Rechenzentrum oder in einer Industrieanlage, sind in besonderer
Weise so ausgebildet, dass sie mit dem Basisgerät 33 bzw. dem weiteren
Basisgerät 40 über entsprechende
Sende-/Empfangsschnittstellen
des Basisgerätes 33, 40 in
drahtlose Datenübertragung treten
können.
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In 2 ist
eine Sensoreinheit 10 aus einem ein Sensorelement beinhaltenden
Sensorgehäuse 11 und
einem Verbindungsstück 20 näher dargestellt. Das
Sensorgehäuse 11 ist
auf seiner Rückseite
mit einem Koppelabschnitt 12 zum Einschieben und Verrasten des Verbindungsstückes 20 versehen,
das einen an den Koppelabschnitt angepassten Verbindungsabschnitt
aufweist. Zum Einschieben des Verbindungsstücks 20 weist der Koppelabschnitt 12 Führungsabschnitte 12.1, 12.2 und
ein Arretierelement 12.3 auf. Der Koppelabschnitt 12 kann
an dem Sensorgehäuse 11 angeformt
oder mittels Befestigungselementen 12.4 angebracht sein.
Ferner ist ein Kontrollelement 12.5 z.B. in Form eines
Leuchtelementes oder Tasters an dem Koppelabschnitt vorgesehen,
so dass z.B. ein montierter Zustand überprüft werden kann. An den entgegen
der Einführrichtung liegenden
stirnseitigen Enden der Führungsabschnitte 12.1, 12.2 besitzen
diese einen jeweiligen Anschlag 12.6, an den das Verbindungsstück 20 in
eingeschobenem Zustand mit einem Gegenanschlag 20.3 in
Anlage kommt, so dass sich ein definierter Sitz ergibt. Auch das
Verbindungsstück 20 ist
mit Führungsabschnitten 20.1, 20.2 ausgestattet,
die komplementär
zu den Führungsabschnitten 12.1, 12.2 des
Koppelabschnittes 12 ausgestaltet sind. Zum Anbringen auf
einer Unterlage bzw. einem Träger
ist das Verbindungsstück
auf seiner von dem Sensorgehäuse 11 abgekehrten
Außenseite
mit einem Klebeverbinder 25 versehen, dessen Klebefläche im nicht
gebrauchten Zustand mit einer entfernba ren Schutzfolie abgedeckt
ist. Für
verschiedene Montagemöglichkeiten
können
unterschiedliche Verbindungsstücke 20 vorgesehen
sein, die jeweils gleiche Verbindungsabschnitte zur Anbringung an
dem Koppelabschnitt 12 aufweisen, aber verschiedene Befestigungsabschnitte
zum Anbringen an dem Träger,
beispielsweise für
eine Schraubverbindung, eine Gurtverbindung, eine Einhängeverbindung
oder eine Klettverbindung oder dgl.
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Für die Datenübertragung
zwischen den Sensoren und dem Basisgerät 33 bzw. 40 ist
vorteilhafterweise eine Funkverbindung vorgesehen, mit der, im Gegensatz
beispielsweise zu einer Infrarotverbindung, die prinzipiell auch
in Frage kommen könnte,
keine Sichtverbindung erforderlich ist. Ein störsicheres Übertragungsverfahren wird durch
kombinierte Modulationsverfahren erreicht. Um bei geringer Sende-
bzw. Empfangsleistung auch größere Reichweiten
von z.B. einigen 10 m in geschlossenen Räumen wie Industriehallen oder
Rechenzentren überbrücken zu
können,
sind zumindest einige Sensoren neben ihrer Sensorfunktion mit einer
Art Relaisfunktion bzw. Rotorfunktion zum Empfang von Daten eines
anderen Sensors und Weiterleiten desselben zu einem weiteren Sensorknoten
oder zu dem Basisgerät 33, 40 ausgebildet.
Die Daten werden verschlüsselt
und abhörsicher
gesendet. In die Datenübertragung
können
durch entsprechende Anpassung der Protokolle und Kennungen die weiteren
Sensoren für
die schaltschrankfremden Messgrößen eingebunden
werden, so dass vermittels der Schaltschranküberwachungseinrichtung 1 dem
Anwender die Möglichkeit
eröffnet
wird, auch weitere Überwachungsfunktionen
seiner Industrieanlage oder eines Rechenzentrums zu erfüllen. Die
Verwaltung in dem Basisgerät
bzw. den weiteren Komponenten der zentralen Einheit 30 ist
vorteilhafterweise in Verbindung mit dem Sensornetzwerk selbst organisierend
ausgebildet. Dabei besteht eine besondere Ausgestaltung darin, dass
eine Kontrolleinrichtung für
eine Ortsveränderung
von Sensoren oder damit ausgestatteten Gerätekomponenten vorgesehen ist.
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Für die Funkübertragung
sind in den verschiedenen Funk-Modulen Funk-Sender-Empfängereinheiten,
Steuereinheiten, nicht flüchtige
Speicher für
die Hinterlegung relevanter Daten, Sende- bzw. Empfangsantenne,
Energieversorgung und gegebenenfalls Taster in einem Gehäuse beispielsweise
aus Kunststoff untergebracht. Der nicht flüchtige Speicher dient der Aufnahme
von Produktionsdaten, Identifikationsnummern und Adressinformationen des
Basisgerätes
und kann in einem Controller integriert sein.
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Auch
das Basisgerät 33, 40 weist
eine Funk-Sende-Empfangseinheit, eine Steuereinheit und einen nicht
flüchtigen
Speicher in einem Gehäuse,
beispielsweise aus Kunststoff auf. An dem Gehäuse sind Taster und Leuchtanzeigen
angeordnet. Die Sende- bzw. Empfangsantenne ist integriert oder aufgesteckt.
Auch kann an demselben Basisgerät
ein zweiter Anschluss für
eine zweite Antenne angebracht sein, so dass die eine Antenne innerhalb
und die andere außerhalb
des Schaltschrankes 2 angeordnet werden kann. Die Energieversorgung
des Basisgerätes
erfolgt über
den Anschluss zu der Verarbeitungseinheit 34 oder aber
eine separate Energieversorgung über
einen Versorgungsspannungseingang beispielsweise für den Fall,
dass das Basisgerät
nicht an die Verarbeitungseinheit 34 angeschlossen ist
und eine Repeater-Funktion übernimmt.
Auch hierbei dient der nicht flüchtige
Speicher der Aufnahme von Produktionsdaten, Identifikationsnummer
sowie außerdem
variierbarer Konfigurationsdaten der Sensoren. Die Firmware des
Basisgerätes
ist über eine
Schnittstelle zu der Verarbeitungseinheit 34 aktualisierbar.
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Die
Funk-Übertragungs-Parameter
beinhalten grundsätzlich
eine bidirektionale Übertragung
für einen
Handshake. Mess- und Statuswerte werden übertragen, wenn sich Änderungen
ergeben. Für
die Funktionsüberwachung
insbesondere der Sensoren werden in Zeitabständen kürzer als eine Stunde, beispielsweise
etwa alle 10 Minuten, Meldungen gesendet.
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Die
durch zwischengeordnete Sensoren gebildeten Funk-Knoten sind vorzugsweise
mit integrierter Batterie ausgestattet. Alternativ können auch Wandlereinheiten
vor gesehen sein, die z.B. Licht oder Wärme in elektrische Energie
für den
Betrieb der Sensoren wandeln. Die Spannungsversorgung des Basisgerätes 33 bzw. 40 wird überwacht.
Fällt die Versorgungsspannung
von z.B. 24V auf einen Wert von z.B. unter 16V ab, erfolgt eine
Meldung an die Verarbeitungseinheit 34. Die Batteriekapazität der Funk-Knoten
ist z.B. für
5 oder 10 Jahre wartungsfreien Betrieb ausgelegt. Die Batteriekapazität im Funk-Modul
wird überwacht
und es wird rechtzeitig eine Meldung über nachlassende Kapazität an das Basisgerät abgegeben.
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Außerdem ist
vorgesehen, dass Funk-Protokolle wiederholt werden, wenn festgestellt
wird, dass sie fehlerhaft übertragen
werden oder verloren gegangen sind. Die Datenübertragung erfolgt verschlüsselt, um
ein Abhören
zu verhindern.
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Das
Basisgerät 33, 40 ist
so ausgebildet, dass es in einen Anlernmodus geschaltet werden kann.
Dies geschieht durch längeren
Tastendruck, wonach der Anlernmodus angezeigt wird. Durch einen
Tastendruck an dem dann zugeordneten, anzulernenden Sensor verbindet
sich dieser mit der Basisstation in Form eines Basisgerätes, indem
ein spezielles Funknachricht(Broadcast)-Paket gesendet wird, auf
das das Basisgerät
antwortet und dem Funk-Modul seine Adresse bekannt gibt. Das Funk-Modul speichert die
Adresse des Basisgerätes
in seinem Festspeicher. Das Basisgerät ist vorteilhaft so ausgebildet;
dass neue Sensoren als Konfigurationsänderung an die Verarbeitungseinheit 34 weitergemeldet werden.
Durch erneuten langen Tastendruck wird das Basisgerät wieder
in den Normalbetrieb versetzt, in dem die Broadcast-Pakete der Funk-Module
ignoriert werden. Der Anlernvorgang wird von der Verarbeitungseinheit 34 gesteuert,
so dass die Verarbeitungseinheit auch die Entscheidung trifft, ob
ein neuer Sensor von dem Basisgerät akzeptiert und in die Verwaltung
aufgenommen wird oder nicht. Außerdem
ist vorgesehen, dass bei dem Anlernvorgang über ein gesichertes Verfahren
Schlüssel
ausgetauscht werden, mit denen die Vertraulichkeit und Authentizität der Funk-Protokolle
gewährleistet
werden. Die Datenübertragung
ist so abgesichert, dass Funk-Module, die nicht explizit an dem
Ba sisgerät angelernt
wurden, von dem Basisgerät
ignoriert werden. Die Imitierung oder Wiederholung von Funk-Paketen
anderer Sensoren wird von dem Basisgerät 33, 40 abgefangen.
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Die
Netzstruktur kann so ausgelegt sein, dass nur direkte Verbindungen
der Funk-Module
zur Basisstation möglich
sind. Vorzugsweise ist die Netzstruktur aber so ausgelegt, dass
mit den durch die zwischengeordneten Sensoren gebildeten Funk-Knoten auf der gleichen
Hardware-Basis sogenannte Multi-Hop-Netzwerke mit baumförmiger Struktur
aufgebaut werden können.
Für den
Fall, dass das Basisgerät
nicht mit der Verarbeitungseinheit 34 in Verbindung gebracht
ist, kann sie über
eine Fronttaste in einen Repeater-Betrieb versetzt werden, so dass
es Funk-Protokolle der Verarbeitungseinheit 34 weiterleiten
kann. Auch unter Verwendung von als Repeater arbeitendem Basisgerät 33, 40 kann
das System multi-hop-fähig
gestaltet sein. Für ein
Routing kann ein sogenanntes Cluster-Tree-Verfahren vorgesehen sein.
Außerdem
ist das System vorteilhaft so vorbereitet, dass nicht nur das Basisgerät sondern
alle Funk-Module mit Multi-Hop- und Routing-Fähigkeit ausgestattet sind.
Ferner ist die Ausbildung derart, dass die Route des Basisgerätes 33, 40 über das
Routing-Verfahren bestimmt wird, ohne dass in den einzelnen Funk-Modulen
die Adressen der zur Verfügung
stehenden Routen fest konfiguriert sein muss.
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Sowohl
das Basisgerät 33, 40 als
auch die als Funk-Module arbeitenden Sensoren bzw. gegebenenfalls
auch Aktoren erhalten einen eindeutigen Identifikationscode und
einen eindeutigen Code als Typbezeichnung. Die Identifikationsnummern
bzw. der Identifikationscode werden während der Fertigung vergeben
und in dem nicht flüchtigen
Speicher abgelegt.
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Wenn
keine Daten übertragen
werden, geben die Funk-Knoten selbstständig im Abstand von z.B. 10
Minuten eine Meldung ab, so dass das Basisgerät 33, 40 die
Funktion des Funk-Moduls überwachen
kann. Wird von einem Funk-Modul zu der erwar teten Zeit keine Meldung
mehr empfangen, gibt das Basisgerät eine Zeitablauf-Meldung an die Verarbeitungseinheit 34 weiter.
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Eine
weitere Ausgestaltung besteht darin, dass sich die Funk-Module untereinander
synchronisieren, indem das Basisgerät in regelmäßigen Abständen ein Zeitsignal aussendet,
das zur Einstellung der Zeitabgabe-(Timer-)Bausteine der Funk-Module genutzt
wird. Das von dem Basisgerät
ausgesendete Zeitsignal wird bei Multi-Hop-Netzwerken von den als Repeater arbeitenden
Funk-Knoten weitergereicht.
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Besondere
Merkmale der Sensoren bestehen darin, dass der Digitaleingangs-Sensor
ein extern aufgeschaltetes potentialfreies Digitalsignal weitermeldet.
Vorteilhaft ist der Sensor umschaltbar zwischen normal offen und
normal geschlossen. Die Umschaltung wird über eine Kabelbrücke auf
dem Stecker durchgeführt
und softwaremäßig umgesetzt. Bei
dem Funk-Modul kann die Umschaltung auch auf andere Weise erfolgen.
Abhängig
von der Einstellung normal offen oder normal geschlossen ist der
geschlossene bzw. geöffnete
Zustand der Alarmzustand. Der Alarmzustand wird sofort registriert
und schnellstmöglich
gesendet. Geht das Signal auf den Normalzustand zurück, kann
die Auswertung und Weitermeldung mit einer Verzögerungszeit von z.B. einigen
10 Sekunden erfolgen. Durch geeignete Schaltungstechnik ist sichergestellt,
dass ein ausreichend großer
Prüfstrom
zur Auswertung des potentialfreien Eingangs genutzt wird, ohne die
Batteriekapazität
zu stark zu belasten.
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Der
Vandalismus-Sensor 50.5 ist vorteilhaft so ausgelegt, dass
er auf Vibrationen reagiert und bei Überschreitung eines Grenzwertes
einen Alarm meldet. Bei Vibrationen werden Digitalimpulse geliefert, die
aufaddiert und auf einen einstellbaren Grenzwert überprüft werden.
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Bei
dem Zugangs-Sensor 50.6 handelt es sich um einen solchen
mit Digitaleingang, der z.B. mit einem Reed-Kontakt beschaltet wird.
Funktional verhält
sich der Sensor wie ein Digitaleingangs-Sensor. Alarmzustand herrscht,
wenn die Tür
geöffnet
ist, d.h. der Magnet sich nicht in der Nähe des Reed-Kontakts befindet.
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Bei
der Verriegelung mit Prioritätsfunktion (Masterkey-Verriegelung)
erfolgt die Freigabe in energiesparender Weise und ein elektronischer
Taster, eine zweifarbige Status-LED sowie ein Funk-Modul und eine
Batterie sind integriert. Ein Freigabe-Knopf ist so ausgeführt, dass
er immer betätigt
werden kann und dabei ein elektronisches Signal ausgibt, das von dem
Funk-Modul ausgewertet wird, um eine Freigabe-Anfrage an das Basisgerät 33, 40 zu
erzeugen sowie ein optisches Signal auszugeben. Der Freigabe-Knopf
betätigt
im Normalzustand nicht den Verriegelungshebel. Das Funk-Modul wartet
nach dem Aussenden der Freigabeanfrage auf eine Rückmeldung
von dem Basisgerät 33, 40,
das meldet, ob die Tür
entriegelt werden darf oder nicht. Falls nicht, wird dies z.B. durch
ein rotes Dauerlicht für
einige Sekunden angezeigt. Falls ja, wird dies z.B. durch ein grünes Dauerlicht
für einige
Sekunden angezeigt und die Verriegelung umgeschaltet, so dass durch
erneuten Druck auf den Freigabeknopf der Verriegelungshebel mechanisch
betätigt
werden kann. Falls die Basisstation unerwartet nicht antwortet,
wird dies für
einige Sekunden z.B. durch rotes Blinken gemeldet.
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Bei
einem Tastenfeld der Zugangskontrolleinheit 3 erfolgt eine
optische Rückmeldung
bei Tastendruck z.B. über
eine Leuchtdiode. Die eingegebene Zahlenfolge wird zwischengespeichert
und nach Druck auf die Eingabetaste übertragen. Ein Druck auf eine
Rücksetztaste
setzt die zwischengespeicherte Zahlenfolge zurück. Alternativ kann jeder Tastendruck übertragen
werden und die Zusammenstellung zu einer kompletten Zahlenfolge
in dem Basisgerät erfolgen.
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Bei
dem Spannungs- und/oder Strom-Sensor 50.7 erfolgt die Versorgung über einen
Spannungseingang, wobei die Versorgung vorteilhaft gepuffert ist,
so dass das Funk-Modul
auch dann noch einige Zeit arbeiten kann, wenn die Versorgungsspannung
ausfällt.
Optional ist eine zusätzliche Strommessung
integriert.
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Zu
einer energiesparenden Ausbildung der Sensoren, der Netzknoten bzw.
Einheiten, insbesondere deren Sender- und Empfängerteile, trägt auch ein
besonderes Modulationsverfahren bei, das zudem einen vereinfachten
Aufbau der Sender- und Empfängerteile
mit analogen Elementen ermöglicht und
eine sichere Datenübertragung
unterstützt.
Bei dem Modulationsverfahren werden an sich etablierte Methoden
mit einer Mischung aus Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation
unter Bandspreizung (Chirp Spread Spectrum) kombiniert, die das
Signal insbesondere gleichmäßig über das
komplette Übertragungsband
von in der Regel 2,4 GHz verteilt. So kann eine digitale Signalverarbeitung
umgangen werden. Während
bei derzeit üblichen
Modulationen störende
Signal-Echos aufwändig
digital herausgerechnet werden, wird bei diesem Modulationsverfahren
das gesamte Übertragungsband
(2,4 GHz) breitbandig mit Chirp-Impulsen erfüllt, wodurch Verluste in sich
löschenden
Signalbereichen (Fading) durch Gewinne in Bereichen konstruktiver Überlagerung mittels
eines speziellen SAW (Surface Acoustic Wave) kompensiert werden.
Dies gelingt bei den hier vorliegenden geringen Datenraten vorteilhaft
ohne störende
Intersymbolinterferenzen. Die Empfangsgüte hängt dabei nur wenig von der
Aufstellung der Antenne ab, man muss sie nicht versetzen, um (wie
bei analogen AV-Funk-Brücken) blinde
Empfangspositionen zu meiden. Echo-Kompensation und aufwändige Hardware-Signalverarbeitung
werden vermieden. Das Modulationsverfahren und die damit verbundene Technik
ergeben einen geringen Energieverbrauch und dabei relativ hohe Reichweiten.
Im Empfangsbetrieb kommt die Datenübertragungstechnik z.B. mit einem
maximalen Strom von 11 mA aus, zum Senden wird z.B. nur ein Strom
von 50 mA benötigt.
Dabei wird in den relativ langen „Schlaf"-Phasen, da die Daten unter Kontrolle
der Sensorsteuerung üblicherweise
nicht fortlaufend, sondern nur sporadisch übertragen werden, nur ein Strom
von etwa 1 μA
verbraucht. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer der Batterie über Jahre
unterstützt.
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Zur
Unterstützung
bei der Inbetriebnahme der Schaltschranküberwachungseinrichtung 1 ist
ein Feldstärke-Messgerät vorgesehen,
das die Verbindungsqualität
zwischen den Funk-Modulen und dem Basisgerät bzw. einem erreichbaren Repeater-Modul misst, bewertet
und als prozentualen Wert darstellt. Damit wird der Anwender in
die Lage versetzt, die optimale Position für ein zu installierendes Funk-Modul zu
finden.