Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage

Abstract

 Das Übertragungssystem weist eine Vielzahl von Raumzentralen mit jeweils zugehörigen Gefahrenmeldeeinrichtungen und eine Gebäude-­Alarm-Zentrale (GZ) auf, welche über bestehende Licht-Netz-­Leitungen (NL) miteinander verbunden sind. Von den Gefahren­meldeeinrichtungen werden Gefahrenmeldedaten (GMD) von Gefahren­meldern über Infrarot-Sender zu den Infrarot-Empfangseinrich­tungen der Raumzentrale übertragen. Dort werden diese Daten in einem jeweiligen Mikroprozessorsystem (MP) verarbeitet und als binäre Daten zur Gebäudezentrale über das Leitungsnetz (NKE;NL) übertragen und umgekehrt. Dies geschieht mit der dafür vorgesehenen Netzübertragungseinrichtung (NUE), die unter Mitausnutzung des vorhandenen Mikroprozessorsystems (MP) ein trägerfrequentes Übertragungssystem mit Phasenmodulation (PM; PD1,PD2) bildet, wobei die einstellbare Trägerfrequenz (TF) von einem Quarz (MQ) stabilisiert ist. Die Übertragung erfolgt im Zeitmultiplexbetrieb in seltiv wählbaren Kanälen, die Signalauswertung wird im jeweiligen Mikroprozessorsystem (MP) durchgeführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage mit einer Vielzahl von Raumzentralen mit jeweils zugehörigen Gefahrenmeldeein­richtungen und einer Gebäude-Alarm-Zentrale, welche über bestehende Licht-Netzleitungen miteinander verbunden sind.

[0002] Gefahrenmeldeanlagen und Übertragungseinrichtungen über Netz­leitungen sind an sich bekannt. In der deutschen Patent­anmeldung P 37 39 042.2 vom 17.11.87 wurde bereits ein kabel­loses Gefahrenmeldesystem mit mindestens einer Raumzentrale, die über vorhandene Netzleitungen mit einer Gebäudezentrale verbunden ist, vorgeschlagen. Dazu ist für die Datenüber­tragung zwischen den jeweiligen Raumzentralen und der Gebäude­zentrale eine jeweilige Netzübertragungseinrichtung erforder­lich, die dort jedoch nicht beschrieben ist.

[0003] Für den Intrusionsschutz ist für die Signalübertragung binärer Gefahrenmeldedaten von den Sensoren bzw. Gefahrenmeldern zur Alarmzentrale eine hohe Störsicherheit und Sabotagesicherheit erforderlich. Um den hohen Installationsaufwand für die Er­richtung einer Gefahrenmeldeanlage zu vermeiden, werden die Daten zwischen der Raumzentrale und der Gebäudezentrale über ein bestehendes Lichtnetz übertragen. Dies erfordert hohe An­forderungen an ein derartiges Datenübertragungssystem im Hin­blick auf eine sichere und zuverlässige Übertragung der Ge­fahrenmeldedaten.

[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine eingangs beschrie­bene Gefahrenmeldeanlage ein Datenübertragungssystem zu schaffen, welches eine hohe Ausfallsicherheit und Störsicher­heit und einen geringen Energieverbrauch aufweist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Mitausnutzung des bereits in den jeweiligen Zentralen vor­handenen Mikroprozessorsystems für die Verarbeitung der binären Gefahrenmeldedaten mittels zusätzlich vorgesehener Netzüber­tragungseinrichtungen ein trägerfrequentes Übertragungssystem mit Phasen-Modulation gebildet ist, daß die einstellbare Trägerfrequenz vom Mikroprozessor-Quarz abgeleitet wird, daß die Übertragung im Zeitmultiplexbetrieb in selektiv wählbaren Frequenzkanälen erfolgt, und daß die Signalauswertung im jeweiligen Mikroprozessorsystem durchgeführt wird.

[0006] Für das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem ist kein je­weiliger eigener Mikroprozessor für die Netzübertragungsein­richtung erforderlich, weil in vorteilhafter Weise der bereits vorhandene Mikroprozessor in den Raumzentralen und der Gebäude-­Alarm-Zentrale für die eigentliche Datenübertragung, d.h. Senden und Empfangen über das Lichtnetz, herangezogen wird. Dabei erfolgt die Signalauswertung im vorhandenen Mikro­prozessor. Zudem wird als weiterer Vorteil der ebenfalls vorhandene Mikroprozessor-Quarz für die Ableitung der ein­stellbaren Trägerfrequenz mitgenutzt. Das hat den Vorteil einer sehr großen Frequenzkonstanz der Trägerfrequenz und einer sehr schmalen Bandbreite für die Sende- bzw. Empfangsdaten, so daß ein optimaler Störabstand erzielt wird. Damit ist eine optimale Reduzierung von Breitbandstörungen sowie Ausblendung von Linienstörungen, wie sie beispielsweise durch Vielfache der Zeilenfrequenz von Fernsehgeräten hervorgerufen werden, möglich.

[0007] Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Daten­übertragungssystems ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Erläuterungen zu einem möglichen Ausführungsbeispiel, welches anhand der Zeichnung im folgenden erläutert wird.

Dabei zeigen

[0008] 

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer kabellosen Gefahrenmelde­anlage,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Netzübertragungseinrichtung (Sender/Empfänger) mit bereits vorhandenem Mikroprozessor und

Fig. 3 ein Schaltbeispiel eines Phasenmodulators mit nachgeschalteter Senderstufe.

[0009] In Fig. 1 ist schematisch eine kabellose Gefahrenmeldeanlage mit einer Vielzahl (z.B. i = 16) von Raumzentralen RZ1 bis RZi mit jeweils zugehörigen Infrarotsendern IRSn (z.B. n = 8 pro Raumzentrale RZ) und zugehörigen Gefahrenmeldern GM und mit einer Gebäude-Alarm-Zentrale GZ gezeigt. Die Gefahrenmelder GM sind über den zugehörigen Infrarotsender IRSn mit der Raumzentrale RZi, die entsprechend zugeordnete Infrarot­empfänger IRIn aufweist, verbunden. Diese Infrarotübertragungs­einrichtung innerhalb eines zu überwachenden Raumes ist in der oben bereits genannten deutschen Patentanmeldung P 37 39 042 beschrieben. Die in der Raumzentrale RZi empfangenen und mit dem dortigen Mikroprozessorsystem MP verarbeiteten und aufbe­reiteten Daten werden über eine Netzübertragungseinrichtung NUE über das vorhandene Licht-Leitungsnetz NL zur Gebäudezentrale GZ übertragen. Diese weist neben einem Mikroprozessorsystem MP und weiteren, hier nicht näher dargestellten Einrichtungen für die Alarmbearbeitung, Alarmausgabe AL und Störungsanzeige ST ebenfalls eine Netzübertragungseinrichtung NUE auf.

[0010] Erfindungsgemäß erfolgt die Datenübertragung mittels der Netz­übertragungseinrichtung NUE unter Mitausnützung des Mikro­prozessorsystems MP der jeweiligen Zentrale. Die dafür vorgesehene Netzübertragungseinrichtung NUE ist mit dem vorhandenen Mikroprozessorsystem MP und der Ankopplung NKE an das Licht-Leitungsnetz NL in der Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellt.

[0011] Gemäß der Fig. 2 weist die Netzübertragungseinrichtung NUE u.a. einen vom Mikroprozessorsystem MP mit einem Frequenzteiler FT beaufschlagten Frequenzsynthesizer FS auf, der mit der ausgewählten Trägerfrequenz PF, z.B. 100 kHz, den Phasen­modulator PM und über einen Phasensplitter PSP zwei Phasen­detektoren PT1 und PT2 ansteuert. An den einen Phasen­detektor PT1 gelangt die vorzugsweise um 90^o phasenver­schobene Trägerfrequenz PF gegenüber dem anderen Phasen­detektor PT2, der die Trägerfrequenz TF mit der Nullphase erhält. In einem derartigen Übertragungssystem können auch drei Kanäle mit vorzugsweise 0^o/120^o/240^o-Phase vorgesehen werden. Die zu sendenden Daten SD gelangen in einer codierten Form an den Phasenmodulator PM, von dem die modulierten Sendedaten SDm zu einer Sendestufe SEN laufen und von der sie über die Netzankopplungseinrichtung NKE auf das Licht-Leitungsnetz NL gegeben werden. Der Frequenzteiler FT teilt die Prozessor-Taktfrequenz, beispielsweise 12 MHz, entsprechend einem gewünschten Teilungsverhältnis von hier beispielsweise 120 : 1 auf die 100 kHz-Trägerfrequenz herunter. Die Gefahren­meldedaten GMD, die von den einzelnen Infrarotempfängern ankommen, werden im Mikroprozessorsystem MP verarbeitet und aufbereitet, was hier jedoch nicht weiter erläutert werden muß.

[0012] Die über das Lichtnetz NL übertragenen Empfangsdaten EDm gelangen tiber die Netzankopplungseinrichtung NKE an den Empfänger EMP. Der Empfänger weist die beiden Phasendetektoren PT1 und PT2 auf, an denen auch die Trägerfrequenz TF mit 0^o- und 90^o-Phase ansteht. Von den Phasendetektoren werden die Empfangsdaten nach den Komponenten X und Y, also EDX und EDY, über jeweilige Filter F, vorzugsweise Tiefpässe, und A/D-­Wandler an das Mikroprozessorsystem MP gegeben. Die hierfür vorgesehenen Analog-Digital-Wandler sind in dem Mikro­prozessorsystem MP integriert. Aus den beiden Quadratur­komponenten, den demodulierten Empfangsdaten EDX und EDY, wird im Mikroprozessorsystem MP der Winkel berechnet, der dem Dateninhalt entspricht.

[0013] Bei diesem Datenübertragungssystem ist es möglich, in der Gebäude-Alarm-Zentrale durch kurzen Testbetrieb, der regel­ mäßig für alle vorgesehenen Übertragungskanäle, z.B. 20, durch­geführt wird, das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems zu ermitteln und in Abhängigkeit vom optimalen Verhältnis einen betreffenden Kanal auszuwählen. Eine solche Frequenz-Kanal­optimierung ist nicht nur vor Inbetriebnahme des Übertragungs­systems möglich, sondern auch während des Betriebes, so daß dieses Übertragungssystem immer selbsttätig den optimalen Kanal auswählen kann. Es ist damit auch möglich, in einem Gebäude­komplex mehrere Übertragungskanäle gleichzeitig auf verschie­denen Kanälen zu betreiben.

[0014] In Fig. 3 ist ein Schaltbeispiel des Phasenmodulators PM und der schaltbaren Senderstufe SEN gezeigt. Der Phasenmodulator PM besteht aus einem Exclusiv-Oder-Gatter EXOR, dem die Träger­frequenz TF, z.B. 100 kHz, zugeführt wird. Dem zweiten Eingang des Exclusiv-Oders werden die binären Sendedaten SD zugeführt, so daß das Exclusiv-Oder-Gatter am Ausgang eine Phasendrehung von 90^o oder 180^o, d.h. den modulierten Träger, erzeugt. Die Senderstufe SEN weist einen Feldeffekttransistor FTR auf, der über ein UND-Gatter AND direkt angesteuert wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters AND ist mit einem Ein/Ausschaltbefehl E/A vom Mikroprozessorsystem MP beaufschlagt. Der Ausgang der Senderstufe SEN führt auf ein nachgeschaltetes Filter FF, welches die Oberwellen, die vom rechteckigen Träger erzeugt werden, bedämpft. Das Filter FF, das hier nicht mehr beschrieben ist, dient im Falle des Empfangs zugleich zur groben Begrenzung der Empfängerbrandbreite. Derartige Filter sind an sich bekannt sowie auch die hier verwendete Netzankopplung NKE. Ebenso ist es nicht erforderlich, die Tiefpaßfilter TPF und die Sample-and-Hold-Schaltung näher zu beschreiben.

[0015] Mit diesem Übertragungssystem ist es möglich, digitale Daten über das Lichtnetz innerhalb eines Gebäudekomplexes zuver­lässig zu übertragen, so daß es für die besonderen An­forderungen in einem Intrusionsschutzsystem besonders geeignet ist.

Ansprüche

1. Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahren­meldeanlage mit einer Vielzahl (i) von Raumzentralen (RZi) mit jeweils zugehörigen Gefahrenmeldeeinrichtungen (IRSn, GM) und einer Gebäude-Alarm-Zentrale (GZ), welche über bestehende Licht-Netzleitungen (NL) miteinander verbunden sind, wobei jede Raumzentrale (RZ) neben Infrarot-Empfangsein­richtungen und die Gebäudezentrale (GZ) jeweils ein Mikro­prozessorsystem (MP) zur Verarbeitung der Gefahrenmeldedaten (GMD) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter Mitaus­nutzung des Mikroprozessorsystems (MP) mittels zusätzlicher vorgesehener Netzübertragungseinrichtungen (NUE) ein träger­frequentes Übertragungssystem mit Phasen-Modulation gebildet ist, daß die einstellbare Trägerfrequenz von einem Schwing-­Quarz stabilisiert ist, daß die Übertragung im Zeitmultiplex­betrieb in selektiv wählbaren Frequenz-Kanälen erfolgt, und daß die Signalauswertung im jeweiligen Mikroprozessorsystem (MP) durchgeführt wird.

2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Netz­übertragungseinrichtung (NUE) im wesentlichen folgende Kompo­nenten aufweist:

a) einen Frequenzsynthesizer (FS), der von einem Phased-Looked-­Loop-System oder einem Frequenzteiler gebildet und von einem Quarzgenerator synchronisiert ist, wobei die erzeugte Träger­frequenz (TF) einem Phasenmodulator (PM) und einem Phasensplit­ter (PSP) zugeführt wird;

b) einen Phasenmodulator (PM), der die Sendedaten (SD) in der Phase und Amplitude moduliert, wobei die Phase und Amplitude von den zu übertragenden Sendedaten abgeleitet sind;

c) einen Sender (SEN), der die modulierten Sendedaten (SDm) vom Modulator (PM) verstärkt und über eine Netzankopplungsein­richtung (NKE), die den Trägerfrequenzbereich von der Netz­frequenz trennt, auf die Licht-Netzleitung (NL) gibt;

d) einen Empfänger (EMP), der mindestens zwei Phasendetektoren (PD1 und PD2) und nachgeschaltete Filter (F) sowie A/D-Wandler (A/D) aufweist und die Daten dem Mikroprozessorsystem (MP) zuführt, wobei die Phasendetektoren jeweils von den modulierten Empfangsdaten (EDm) und von dem Phasensplitter (PSP) mit (Δφ1 - φ2) beaufschlagt sind.

3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Quarz­generator von dem Mikroprozessor-Quarz (MQ) und einem Frequenzteiler (FT) des Mikroprozessorsystems (MP) gebildet ist.

4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude vom Mikroprozessorsystem her ein-/ausgeschaltet wird.

5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude zum Erreichen eines schmalbandigen Sendespektrums eine spezielle Kurvenform erhält.

6. Datenübertragungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Digitali­sierung der demodulierten Empfangsdaten (EDX, EDY) Analog-­Digital-Wandler (A/D) vorgesehen sind, die im Mikroprozessor­system (MP) integriert sind.

7. Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Eintreten von Übertragungsstörungen eine automatische Frequenz-Störanalyse durch das Mikroprozessorsystem (MP) durchgeführt wird und aufgrund dieser Analyse ein automatischer Wechsel auf den optimalen Frequenz-Kanal erfolgt.

Zeichnung