DE20212182U1 - Einrichtung zur Überwachung des Zugangs eines Objekts - Google Patents

Description

DR. ULRICH OSTERTAG DR. REINHARD OSTERTAG

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Einrichtung zur Überwachung des Zuganges eines Objektes

Anmelder: Klaschka GmbH & Co.
Postfach 1122

75229 Tiefenbronn
Anwaltsakte: 82 74.4

TIT.02-049

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Einrichtung zur Überwachung des Zuganges eines Objektes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung des Zuganges eines Objektes·gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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Derartige Einrichtungen sind z.B. in Form von Einbruchssicherungen für Häuser bekannt, welche Mikroschalter, die mit Türen oder Fensterläden zusammenarbeiten, Glasbruchsensoren oder dergleichen aufweisen.

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Derartige Überwachungseinrichtungen haben durch die Ausbildung der Sensoren und der Überwachungseinheiten zwischenzeitlich ein hohes Maß an Sicherheit erhalten, für manche Anwendungen in sicherheitsrelevanten Zonen 0 bestehen aber nach wie vor bei entsprechendem Aufwand Manipulationsmöglichkeiten.

Z.B. für Pumpen-Schieber und Revisionsschächte in sicherheitssensiblen Gebäuden und Anlagen, z.B. solchen, die der Wasserversorgung und der Lebensmittelbevorratung dienen, wäre es wünschenswert, eine nochmals höhere Sicherheit gegen Manipulation der Überwachungseinrichtung zu haben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung eine 0 Überwachungseinrichtung vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung wird zwischen der mit der Überwachungseinheit verbundenen 5 Spule und dem Transponder ein Datenstrom ausgetauscht.

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Der Transponder sieht in der Regel digitale Modulationen im durch die Spule aufgebauten Magnetfeld, welche durch entsprechende Modulation des Speisestromes durch die Überwachungseinheit erzeugt werden. Erkennt der jeweilige Transponder eine bestimmte Modulation (eine bestimmte digitale Zeichenfolge) auf welche er voreingestellt ist, so schaltet er eine verlustbehaftete Induktionsschleife durch, durch welche das von der Spule erzeugte HF-Feld geschwächt wird.

Dieses Durchschalten erfolgt wieder gemäß einer im Transponder vorprogrammierten digitalen Zeichenfolge. Entsprechend wird die Spule gedämpft, und diese Änderung der Spulenbedämpfung kann die Überwachungseinheit registrieren.

Aus dem Übereinstimmen der der gesteuerten Dämpfung entsprechenden von der Überwachungseinheit erkannten digitalen Zeichenfolge mit einer entsprechend in der Überwachungseinheit vorprogrammierten Sollantwort kann die Überwachungseinheit feststellen, daß genau der vor-0 gesehene Transponder sich im Wechselwirkungsbereich mit

der Spule befindet. Das Entfernen eines Tranposnders und auch ein Ersetzen eines Transponders durch einen anderen Transponder wird somit detektiert und führt zur Alarmauslösung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 gestattet 0 es, aus mehradrigen Kabelstücken, die leicht in unterschiedlicher Länge von einem endlosen Kabel abgeschnitten werden können, Spulen zu bauen, die unterschiedlichen Größen eines zu überwachenden Zuganges angepaßt sind.

5 Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 gestattet

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es, die Leiter des Kabelstückes am Anwendungsort zu einer Spule zusammenzuschließen. Dabei können die bewährten und preisgünstig durchzuführenden Verfahren der Steckverbindertechnik Verwendung finden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist im Hinblick darauf von Vorteil, die Enden der im Kabelstück enthaltenden Leiter möglichst nahe bei den Kabelenden in der gewünschten Weise durchzuverbinden.

Ein Kabelstück, wie es gemäß Anspruch 5 verwendet wird, läßt sich besonders gut an die Form des Rahmens eines Zuganges anpassen. Auch im Hinblick auf die Effektivität der Erzeugung eines Magnetfeldes ist ein solches Kabelstück von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß das die Spule bildende Kabelstück auch unter rauhen Einsatzbedingungen gegen Beschädigun-0 gen wirksam geschützt ist.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Ansprauch 7 ist im Hinblick auf einfache Anbringung der Spule am zu überwachenden Objekt von Vorteil. 25

Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß Anspruch 8 und 9 sind im Hinblick auf die Verhinderung einer mechanischen Manipulation der Überwachungseinrichtung von Vorteil.

0 Ordnet man den Transponder in einem Gehäuse mit einer Geometrie an, wie sie im Anspruch 10 angegeben ist, so läßt sich das Schließteil, welches z.B. ein Deckel eines Revisionsschachtes sein kann, einerseits so auf einer Fläche ablegen, daß es leicht wieder ergriffen 5 werden kann, andererseits besteht keine Gefahr einer

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Beschädigung des Transponders.

Bei einer Überwachungseinrichtung gemäß Anspruch 11 wird das ordnungsgemäße Arbeiten eines an den Ausgang der Überwachungseinheit angeschlossenen Übertragungskanales regelmäßig geprüft.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 dient der weiteren Erhöhung der Sicherheit der Überwachungseinrichtung gegen mechanische Manipulation.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher

erläutert. In dieser zeigen:
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Figur 1: einen vertikalen Schnitt durch einen Revisionsschacht für eine Frischwasserleitung, der mit einer Zugangsüberwachung versehen ist;

Figur 2: eine Aufsicht auf eine gespaltene Sensorspule, welche in der Zugangsüberwachung nach Figur 1 verwendet ist;

Figur 3: ein Blockschaltbild der Überwachungseinrich-

5 tung nach Figur 1;

Figur 4: eine Prinzipdarstellung der Sensorspule nach Figur 2 zusammen mit Steckverbinderteilen und Brücken, welche Leiter eines die Sensor-

0 spule bildenden Kabelstückes zu einer Wicklung

verbinden; und

Figur 5: einen Schnitt durch einen Transponder mit zugehörigem Gehäuse, der zu der in Figur 5 1 gezeigten Zugangsüberwachung gehört.

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In Figur 1 ist mit 10 ein Revisionsschacht bezeichnet, durch welchen eine Frischwasserleitung 12 hindurchgeführt ist. Die Frischwasserleitung 12 enthält im Inneren des Revisionsschachtes 10 einen Schieber 14.

Der Revisionsschacht 10 hat grob gesprochen die Geometrie einer Milchkanne. Ein zylindrischer Zugangsabschnitt 16 ist mit einer Schulter 18 versehen, auf welcher ein Deckel 20 angeordnet ist, der den Revisionsschacht 10 normalerweise verschließt. Der Deckel 20 kann in einer zentralen herabhängenden Kammer 24 eine Betätigungseinrichtung für einen Schließmechanismus aufweisen, der in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist und z.B.

seitlich über den Rand des Deckels 2 0 ausfahrbare Riegel aufweist, die mit der Wand des Zugangsabschnittes 16 zusammenarbeiten.

Um den Schieber 14 betätigen zu können, wird der Deckel 0 2 0 (gegebenenfalls nach Lösen seiner mechanischen Verriegelung) abgehoben, und dann kann Bedienungspersonal ins Innere des Revisionsschachtes 10 steigen.

Eine nicht autorisierte Betätigung des Schiebers 14 kann aber zu einer unerwünschten und gefährlichen Unterbrechung der Frischwasserversorgung führen. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, wenn in einer Überwachungszentrale ein Alarm erzeugt wird, wenn hierzu nicht autorisierte Personen den Deckel 2 0 abnehmen, um sich Zugang 0 zum Revisionsschacht 10 zu verschaffen.

Zur Erzeugung eines entsprechenden Alarmes ist an der Innenwand des Revisionsschachtes 10 eine insgesamt mit 26 bezeichnete Überwachungseinheit nicht lösbar ange-5 bracht, z.B. durch Festkleben, Nieten, Einmauern oder

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dergleichen.

Die Überwachungseinheit 2 6 arbeitet mit einem insgesamt mit 2 8 bezeichneten Sensor zusammen, der unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt, wenn der Deckel 20 ordnungsgemäß auf der Schulter 18 sitzt bzw. von dieser abgehoben ist.

Der Sensor 28 umfaßt zwei zusammenarbeitende Teile, von denen eines auf dem Revisionsschacht 10, das andere auf dem Deckel 2 0 angeordnet ist und welche berührungslos zusammenarbeiten.

Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel ist das eine eine HF-Spule 30, die an der Innenseite des Zugangsabschnittes 16 nicht lösbar angebracht ist (z.B. durch Festkleben, Einzementieren, Schrauben mit abgebohrten Köpfen oder dergleichen). Das zweite, vom Deckel 2 0 getragener Sensorteil ist ein Transponder 32. In Richtung der 0 Achse des Zugangsabschnittes 16 gesehen umgibt die HF-Spule 30 den Transponder 32.

Die Überwachungseinheit 2 6 erzeugt ausgehend vom Ausgangssignal des Sensors 28 auf einer Verbindungsleitung 34, die zu einer Überwachungszentrale führt, ein erstes Signal, das den ordnungsgemäß verschlossenen Zustand des Revisionsschachtes 10 anzeigt, und ein Alarmsignal, das anzeigt, daß der Deckel 2 0 nicht richtig oder gar nicht auf der Schulter 18 liegt.

Da es Revisionsschächte 10 mit sehr unterschiedlichen Abmessungen und auch unterschiedlicher Kontur des Zugangsabschnittes 16 gibt, wird die HF-Spule 3 0 an Ort und Stelle zu der jeweils notwendigen Kontur gebogen. Hierzu ist die HF-Spule 30 zunächst als radial gespaltene Wicklung

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ausgebildet, die durch ein vieladriges Kabelstück gebildet ist, und erst nach dem Anbringen dieses KabelStückes am Zugangsabschnitt 16 werden die einzelnen Leiter des Kabelstückes so miteinander verbunden, daß sie elektrisch eine Wicklung darstellen.

Im einzelnen erfolgt dies gemäß Figur 2 vorzugsweise folgendermaßen:

Ein Stück eines Flachbandkabels 36 ist an seinen beiden Enden mit Steckverbinderteilen 38, 4 0 verbunden. Das Flachbandkabel 3 6 ist im Inneren eines flexiblen Wellrohres 42 angeordnet, welches in vorgegebenen Abständen Befestigungslaschen 44 aufweist. Es kann sich hierbei um angeformte Laschen handeln oder um Laschen, die unverlierbar auf dem Wellrohr 42 angebracht sind, z.B. durch Ankleben, Anschweißen, Festklemmen oder Formschluß.

Diese Untereinheit wird in einer Fabrik unter Verwendung 0 der gleichen Techniken hergestellt, wie sie für mit Steckern bestückte Flachbandkabel üblich sind. Mit entsprechenden Automaten lassen sich diese Kabel in unterschiedlicher Länge preisgünstig herstellen.

Da das Kabel und das Wellrohr beide flexibel sind, lassen sich die durch das Flachbandkabelstück 36, das Wellrohr 42 und die Steckverbinderteile 38, 40 hergestellten Einheiten vor Ort leicht zu der jeweils gewünschten Geometrie formen und werden dann in dieser Lage fest mit dem Zugangsabschnitt 16 verbunden, z.B. durch Verschrauben, Verdübeln, Einzementieren oder dergleichen.

Auf Grund des oben geschilderten Vorgehens reicht es aus, daß für verschiedene Arten von Revisionsschächten die oben beschriebenen Einheiten mit unterschiedlicher

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Länge des FlachbandkabelStückes 36 bereitgestellt werden.

Figur 4 zeigt schematisch für ein sechsadriges Flachbandkabel, wie man die einzelnen Leiter 46-1 bis 46-6 des Flachbandkabelstückes über ein Brückenkabel 48 miteinander verbinden muß, um eine durchgehende Wicklung zu erhalten. Das Brückenkabel 48 ist ebenfalls ein sechsadriges Flachbandkabelstück, welches an seinen Enden mit Steckverbinderteilen 5 0 bzw. 52 verbunden ist, welche zu den vom Flachbandkabelstück 36 getragene Steckverbinderteile 38, 40 komplementär sind. Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Steckverbinderteile 38, 4 0 Stecker sind und die Steckverbinderteile 50, 52 Steckbuchsen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der jeweils erste Pin der Steckverbinderteile 50, 52 mit den beiden Leitern der Verbindungsleitung 34 verbunden, über welche der Sensor 28 an die Überwachungseinheit 26 angeschlossen ist. Der zweite Pin des Steckverbinderteiles 50 ist mit dem letzten Pin des Steckverbinderteiles 52 verbunden, der dritte Steckverbinderteil 50 mit dem zweitletzten Pin des Steckverbinderteiles 52 usw., der letzte Pin des Steckverbinderteiles 50 mit dem zweiten Pin des Steckverbinderteiles

52. Auf diese Weise bildet das Flachbandkabelstück 36 zusammen mit dem Brückenkabel 4 8 eine Spule, die bei Strombeaufschlagung ein Magnetfeld erzeugt. Je nachdem, ob man das Flachbandkabel in seiner Ebene biegt (wie in Figur 4 schematisch dargestellt) oder so biegt, daß die 0 einzelnen Leiter nachher in der Mantelfläche eines Zylinders liegen, erhält man eine spiralförmig gewickelte Spule bzw. eine wendelförmig gewickelte Spule.

In Figur 3 ist die durch das Flachbandkabelstück 36 und das Brückenkabel 4 8 gebildete Spule insgesamt bei

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56 gezeigt. Diese Spule ist mit den Anschlußklemmen einer Betriebsschaltung 58 verbunden, welche zum einen die Spule 56 mit einem HF-Signal beaufschlagt, zum anderen überwacht, wie groß der Strom durch die Spule 56 ist.

Die Betriebsschaltung 58 moduliert in vorgegebenen zeitlichen Abständen den Spulenspeisestrom in der Amplitude in Abhängigkeit von dem Inhalt eines ID-Speichers 60.

Dieser enthält für jede Überwachungseinrichtung eine insgesamt nur einmalig vergebene Zahl, z.B. eine fortlaufende Gerätenummer. Der Inhalt des ID-Speichers 60 wird über einen Parallel/Seriell-Umsetzer auf eine Modulationsklemme M der Betriebsschaltung 58 gegeben.

Entsprechend dem Inhalt des ID-Speichers 60 wird somit die Amplitude des von der Spule 56 erzeugten Magnetfelds moduliert, welches bei 68 schematisch angedeutet ist.

0 Der Transponder 3 2 hat eine eingebaute Antennenspule, welche auf das Magnetfeld 68 anspricht. Nach Demodulierung des Ausgangssignales dieser Antennenspule erhält man im Transponder 32 ein Gleichspannungssignal, aus welchem durch Seriell/Parallel-Umsetzung eine digitale Zeichenfolge wiedergewonnen werden kann. Stimmt die wiedergewonnene Zeichenfolge mit einer Zeichenfolge überein, mit welcher der Transponder 32 vorprogrammiert wurde (diese Zahl wird nur einmalig vergeben, vgl. oben), so antwortet der Transponder 32 hierauf so, daß er eine zusätzliche verlustbehaftete Stromschleife herstellt.

Der Steuerstrom für den hierzu verwendeten elektronischen Schalter wird durch das in serielle Darstellung umgesetzte Identifizierungssignal für den Transponder gesteuer, ähnlich wie bei der Modulation der Betriebsschaltung 5 58 beschrieben.

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Das Schließen der verlustbehafteten Schleife führt zu einer Schwächung des elektromagnetischen Feldes und kann im Strom wiedergefunden werden, der durch die Spule 56 fließt. Dieser Strom wird in der Betriebsschaltung 58 bezüglich aufmodulierter digitaler Signale überwacht, und ein Prozessor 70 der Überwachungseinheit, der sowohl die ID-Nummer kennt, die zur Modulierung des HF-Spulenspeisestromes verwendet wird, als auch die ID-Nummer des Transponders 32 kennt, prüft, ob die empfangene Transponder-Nummer mit der eingespeicherten Transpondernummer übereinstimmt .

In Abwandlung kann man die ID-Nummer für Überwachungseinheit und Transponder paarweise gleich wählen, so daß die Überwachungseinheit Echos der abgegebenen digitalen Information erhält.

Wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach Modulierung des HF-Spulenspeisestromes keine korrekte Transponder -Gerätenummer vom Prozessor 70 festgestellt, wird ein Alarm ausgelöst. Hierzu ist ein entsprechender Signalausgang des Prozessors 70 über eine Ausgangsstufe 72 mit zwei Schalttransistoren 74, 76 verbunden. Letztere arbeiten auf eine Überwachungsleitung 78, die zu einer Überwachungszentrale führt. Die Übewrwachungsleitung 78 kann busartig strukturiert sein und durch verschiedene zu überwachende Revisionsschächte 10 hindurchgezogen sein. In diesem Falle wird dann das Alarmsignal zugleich mit einer Identifizierungsnummer für den jeweiligen Revisionsschacht, in welchem eine Alarmbedingung eingetreten ist, moduliert, bzw. ein entsprechendes Datenpaket in den Datenfluß auf der Überwachungsleitung 78 eingestreut. Alternativ kann man auch für jeden der Revisionsschächte 10 einen eigenen Alarmleiter verlegen.

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Über die Überwachungsleitung 78 wird ein DC/DC/Wandler 8 0 mit Gleichspannung versorgt, der seinerseits die verschiedenen elektrischen Komponenten der Überwachungseinheit 26 versorgt.

Der Prozessor 70 arbeitet ferner mit einem Sabotageschalter 82 zusammen, der vorzugsweise ein berührungsloser Schalter ist und dann geschlossen (Schließer) oder geöffnet (Ruhekontakt) wird, wenn ein Gehäuse, in welchem die Überwachungseinzeit 2 6 untergebracht ist, von der Innenseite des Revisionsschachtes 10 gelöst wird.

Ähnlich kann an einem Gehäuse des Transponders 32 ein vorzugsweise berührungsloser Sabotagekontakt vorgesehen sein, der mit dem Deckel 20 zusammenarbeitet. Dabei kann dann der Transponder 32 so ausgebildet sein, daß er bei Ansprechen des Sabotagekontaktes ein Zuschalten der verlustbehafteten Induktionsschleife ständig unterdrückt. 0 Durch das Ausbleiben der Transponder-Gerätenummer erkennt dann der Prozessor 7 0 den Sabotagefall und erzeugt eine AIa rmme1dung.

Figur 5 zeigt Einzelheiten der Anbringung des Transponders 32 am Deckel 2 0.

Der Transponder 32 ist in einer Sackbohrung 84 eines Transpondergehäuses 86 angeordnet. Der vor dem Transponder 32 liegende Abschnitt der Sackbohrung 84 ist durch einen Pfropfen 88 verschlossen.

Das Transpondergehäuse 8 6 hat eine obere ebene Befestigungsfläche 90 und eine kegelstumpfförmige untere Begrenzungsfläche 92. Durch einen radial außenliegenden Bereich 5 des Transpondergehäuses 86 sind mehrere in Umfangsrichtung

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verteilte Bohrungen 94 hindurchgeführt, welche Befestigungsschrauben 96 aufnehmen, die in Gewindebohrungen 98 des Deckels 10 laufen. Um ein Herausdrehen der Befestigungsschrauben 96 nach dem Anbringen des Transpondergehauses 86 am Deckel 2 0 zu verhindern, kann man den Schraubenkopf abbohren, wie im rechten Teil von Figur 5 dargestellt.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Überwachung eines Zuganges eines Objektes (22), insbesondere des Zuganges zu einem Schacht, Silo oder Tank, welcher einen Zugangsabschnitt (16) und ein mit diesem zusammenarbeitendes Schließteil (20) aufweist, mit einer Überwachungseinheit (26) sowie einem Sensor (28), der mit dem Schließteil (20) zusammenarbeitet und anspricht, wenn das Schließteil (20) von dem Zugangsabschnitt (16) entfernt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (28) eine beim Zugangsabschnitt (16) angeordnete Spule (30) aufweist, die von der Überwachungseinheit (26) mit einem modulierten Wechselstrom beaufschlagt wird, und daß der Sensor (28) ferner einen mit der Spule (30) zusammenarbeitenden Transponder (32) aufweist, welcher mit dem von der Spule (30) erzeugten modulierten Magnetfeld (68) beaufschlagt ist und seinerseits dieses Magnetfeld moduliert, wenn er in dem empfangenen modulierten Magnetfeld eine vorgegebene Signalfolge erkennt, wobei die Überwachungseinheit (26) anspricht, wenn sie in dem durch den Transponder (32) modulierten Magnetfeld eine vorgegebene Modulation feststellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (30) durch ein mehradriges Kabelstück (36) gebildet ist, bei dem zumindest ein Teil der Leiter (46) in Reihe geschaltet (48) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Kabelstücks (36) mit mindestens einem Mehrfach-Steckverbinderteil (38, 40), vorzugsweise zwei Mehrfach-Steckverbinderteilen (50, 52) verbunden sind und die Leiter (46) des Kabelstückes (36) über an mindestens ein Gegen-Steckverbinderteil (50, 52) angeschlossene Brücken (48) verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (48) in enger Nachbarschaft der Gegen-Steckverbinderteiler (50, 52) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelstück (36) ein Stück eines Flachbandkabels ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelstück (36) von einem flexiblen Rohr (42) umgeben ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (42) mit Befestigungselementen (44) versehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit (26) und/oder die Spule (30) und/oder der Transponder (32) unlösbar mit den zugeordneten Teilen des Objektes (22) verbunden ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit (26) und/oder der Transponder (32) in einem sabotagesicheren Gehäuse (-; 86) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (86) des Transponders (32) eine ebene Befestigungsfläche (90) und eine kegelstumpfförmige freie Begrenzungsfläche (92) aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit (26) zu vorgegebenen Zeitpunkten ein Alarmsignal bereitstellt und die Rückmeldung dieses Alarmsignales prüft.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder (32) und/oder die Überwachungseinheit (26) zusätzlich einen vorzugsweise berührungslos arbeitenden Sabotagesensor (82) aufweist, der mit der jeweiligen zugeordneten Befestigungsfläche des Objektes (22) zusammenarbeitet.