DE202006019810U1 - Switchgear cabinet arrangement with monitoring device has sensors fitted with wireless transmission or reception interface - Google Patents
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Abstract
Description
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.The The invention relates to a switchgear assembly with at least a control cabinet and a control cabinet monitoring device, the for monitoring control cabinet-specific state variables including temperature, humidity, Access, vibration, smoke, electricity and / or voltage is formed and arranged in at least one control cabinet central monitoring and Control components which monitor the state variables Sensors and controllable actuators and / or message units in data transmission connection brought or brought, at least one central monitoring and control component designed as a base unit with a wireless transmission / reception interface is.
Eine
derartige Schaltschrankanordnung mit einer Schaltschranküberwachungseinrichtung
ist in der
In
der
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.Of the Invention is based on the object, a control cabinet assembly to provide the type mentioned above, with as possible little effort for the user diverse customization options allows for different conditions of use.
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.These The object is achieved with the features of claim 1. in this connection it is provided that at least some of the sensors are connected to a wireless transmitter and / or receiving interface for wireless data transmission between the sensors and the base station.
Mit diesen Maßnahmen können die Sensoren ohne Zwischenschaltung zusätzlicher Komponenten auf einfache Weise an geeigneter Stelle für die Überwachung schaltschrankspezifischer Zustandsdaten geeignet positioniert werden.With these measures can the sensors without the interposition of additional components to simple Way in a suitable place for the monitoring control cabinet-specific status data are suitably positioned.
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 mehrere, 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.is provided that at least a part of the sensors for wireless Receiving data from other sensors and wireless or wired Forward the received data directly or via interposed sensors is formed on the base station, so can from at least some Sensors, in turn, for the detection of certain state variables are formed, according to Type of network node additional functions are adopted for the transmission, taking a Art repeater functions optionally with signal amplification for data transmission fulfill. In order to can by a kind of cascading also larger data transmission distances of e.g. be bridged up to 50 m or more. Through this structure can the transmission / reception power are kept relatively low, so that also the energy source present in the sensors, e.g. Battery, if possible little is charged and the power supply for a long time (over several, e.g. 5 or 10 years) is secured. Alternatively or additionally, it is conceivable to equip the sensors with energy converters, for which as well low power consumption low is.
Für die Steuerung der Schaltschrankfunktionen, 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 bringbar ist.For the control of the cabinet functions, such as air conditioning and / or humidity, or for the early detection of hazardous conditions are also the measures advantageous that at least some of the sensors outside the cabinet for detecting the control cabinet function influencing state variables can be arranged and brought into wireless data transmission connection with the base station.
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.advantageous additional Design options, which result, are that for detecting control cabinet foreign Measured variables more Sensors are provided for wireless data transmission directly or indirectly via formed at least one intermediate sensor to the base station are. For example, you can in this way measured quantities in one Data center or in an industrial plant recorded and separated be reported.
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.there is for the data preparation and treatment of the obtained information the design favorable, that the other sensors with one in the data transmission einbindbaren identifier for distinguishing from the cabinet-specific Detecting state variables Sensors provided by at least one central monitoring and control component is evaluable.
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.For a clear, orderly and secure data transmission are the measures advantageous that the base station and / or the intermediate Sensors with a router function for assigning data transmission between transmitter and receiver are provided.
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.A unique association between base station and sensors, as well contributes to operational safety, is achieved by the base station with a teach-in mode in which a sensor to be taught for preparing the wireless data exchange with the base station an instruction is sent that it sends a specific message packet to which the base station responds, and that the learn mode by an input command of the User can be switched on and off again.
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.The Administration and unique assignments are supported by the fact that the base station and the sensors with an identification tag provided in a memory of the base station and the relevant Sensor is deposited.
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.to Functional safety contribute to the measures that at least the intermediate sensors for issuing a message to the Base station are formed at certain intervals, the for function monitoring is evaluated.
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.Further a secure function is supported by the fact that the sensors and the base station have time indication blocks and that the base station is designed for sending time information to the sensors for temporal Synchronization of the sensors with each other.
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.The Installation of the control cabinet monitoring is favored by that the control cabinet monitoring device associated with a field strength meter is, with the quality of the Radio connection between the base unit and the sensors and the optionally intervening sensors can be checked.
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.For positioning In addition, the measures are advantageous that the Sensors a sensor housing having a uniform coupling portion having that connectors with provided on the coupling portion adapted connecting portion are and that the sensors over the connectors with a carrier are connectable. The connectors can with different mounting options on a carrier or underground be, for example an adhesive connection, Velcro connection, cord connection or screw connection.
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.To a simple design of sensors and units and a safe Carry data transmission the measures at that for data transfer a mix of amplitude, frequency and phase modulation under Band spread is used, the signal is distributed over the transmission band. It can important parts of Sender and receiver be formed with simple analog elements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to exemplary embodiments with reference closer to the drawings explained. Show it:
In
den
In
Für die Datenübertragung
zwischen den Sensoren und dem Basisgerät
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.For the radio transmission are in the various radio modules radio transmitter-receiver units, Control units, non-volatile Memory for the deposit of relevant data, transmitting or receiving antenna, Power supply and optionally buttons in a housing, for example housed in plastic. The non-volatile memory is used for recording of production data, identification numbers and address information of the basic unit and can be integrated in a controller.
Auch
das Basisgerät
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.The Radio transmission parameters basically include a bidirectional transmission for one Handshake. Measurement and status values are transmitted when changes occur result. For the function monitoring in particular, the sensors are at intervals shorter than one hour, for example about every 10 minutes, messages sent.
Die
durch zwischengeordnete Sensoren gebildeten Funk-Knoten sind vorzugsweise
mit integrierter Batterie ausgestattet. Alternativ können auch Wandlereinheiten
vorgesehen sein, die z.B. Licht oder Wärme in elektrische Energie
für den
Betrieb der Sensoren wandeln. Die Spannungsversorgung des Basisgerätes
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.Besides that is provided that radio protocols are repeated when detected is that they transmit incorrectly be lost or lost. Data transfer is encrypted to a listening to prevent.
Das
Basisgerät
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
Sowohl
das Basisgerät
Wenn
keine Daten übertragen
werden, geben die Funk-Knoten selbstständig im Abstand von z.B. 10
Minuten eine Meldung ab, so dass das Basisgerät
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.A Another embodiment is that the radio modules with each other synchronized by the base unit emitting a time signal at regular intervals, used for setting the timeout (timer) blocks of the radio modules becomes. That of the base unit emitted time signal is used in multi-hop networks of those working as a repeater Wireless node passed.
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.Special Characteristics of the sensors are that the digital input sensor an externally connected potential-free digital signal continues. Advantageously, the sensor is switchable between normally open and normally closed. Switching is via a cable bridge performed the plug and implemented by software. at the radio module, the switching can also be done in other ways. Dependent from the setting normally open or normally closed is the closed or opened State of alarm state. The alarm condition is registered immediately and as fast as possible Posted. If the signal goes back to the normal state, can the evaluation and retransmission with a delay time of e.g. some 10 seconds. By suitable circuit technology is ensured that's a big enough one Test current is used to evaluate the potential-free input, without the battery capacity too heavy a burden.
Der
Vandalismus-Sensor
Bei
dem Zugangs-Sensor
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
Bei
einem Tastenfeld der Zugangskontrolleinheit
Bei
dem Spannungs- und/oder Strom-Sensor
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.To an energy-saving design of the sensors, the network node or Units, in particular their transmitter and receiver parts, also contributes special modulation method, which also simplifies Structure of transmitter and receiver parts enabled with analog elements and a secure data transfer supported. In the modulation method become established methods with a mix of amplitude, frequency and phase modulation combined with band spread (chirp spread spectrum), which the Signal in particular evenly over the complete transfer belt distributed by usually 2.4GHz. So can a digital signal processing to be bypassed. While at currently usual Modulations disturbing Signal echoes consuming be calculated out digitally, is in this modulation method the entire transfer belt (2.4 GHz) broadband with chirp pulses, resulting in losses in itself deleted Signal areas (fading) by gains in areas of constructive overlay by means of a special SAW (Surface Acoustic Wave). This succeeds advantageously at the low data rates available here without disturbing Inter-symbol interference. The quality of reception depends very little on the Setting up the antenna, you do not have to move them to (as in analog AV radio bridges) blind To avoid receiving positions. Echo compensation and complex hardware signal processing are avoided. The modulation method and the associated technology result in low energy consumption and relatively high ranges. In receive mode, the data transmission technique comes e.g. with a maximum current of 11 mA, to send z. B. only one stream of 50 mA needed. It is in the relatively long "sleep" phases, as the data is under control the sensor control usually not continuously, but only sporadically transmitted, only one stream of about 1 μA consumed. This will ensure a long battery life over years supported.
Zur
Unterstützung
bei der Inbetriebnahme der Schaltschranküberwachungseinrichtung
Claims (13)
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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ID=38038187
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070531 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20090331 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BOEHMERT & BOEHMERT, DE Representative=s name: BOEHMERT & BOEHMERT ANWALTSPARTNERSCHAFT MBB -, DE Representative=s name: BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 BREMEN, DE |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20121002 |