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Die Erfindung betrifft ein Datenaustauschsystem, mit mobilen Speicherelementen zur Aufnahme bzw. Ausgabe von Daten an Eingabe- und Abfragestationen, die mit Koppeleinrichtungen zur Herstellung der jeweiligen Verbindung mit einem der Speicherelemente versehen sind, wobei jedes Speicherelement eine Recheneinheit mit einem Programmspeicher und einem Datenspeicher aufweist und ein Teil des Programmspeichers mit dem Rechner zu einer Erkennungsstufe geschaltet ist, die bei Ankoppelung des Speicherelementes an eine Station nach aus den Stationen zugeordneten Kenndatenspeichern abgefragten Kenndaten die Berechtigung der Station zum Datenaustausch feststellt.
Ein derartiges System ist aus der DE 38 04 618 A bekannt. Es handelt sich dabei im wesentlichen um eine erweiterte Chipkarte, die z. B. als Berechtigungskarte für Bankomaten und ähnliche Geldausgabeeinrichtungen verwendet werden kann und bei der zusätzlich Eingabe-, Anzeige- und Leseeinnchtungen vorgesehen sind, die es u. a. dem Benützer ermöglichen, den sonst an der Tastatur des Geldausgabegerätes einzugebenden persönlichen Code vor der Verwendung der Karte am Bankomaten unmittelbar auf die Karte einzugeben, so dass die Gefahr, dass ein Unbeteiligter den persönlichen Code durch Beobachtung der Handhabung am Bankomaten feststellen kann, verringert wird.
Eine weitere Möglichkeit der Anwendung ergibt sich bei der Auswahl autorisierter Annahmestellen für die jeweilige Chipkarte, so dass an einer Annahmestelle nur dann eine Zahlung über die Chipkarte möglich ist, wenn diese Annahmestelle zum Zahlungsempfang berechtigt ist. Zu diesem Zweck werden zusätzliche Codierungsinformationen auf der Karte gespeichert und die Abbuchung an einer Annahmestelle wird nur dann freigegeben, wenn sich diese durch ihren eigenen Code der Karte gegenüber ausweist.
Zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeit einer Chipkarte ist es nach der DE 41 21 023 A bekannt, für die Chipkarte einen zusätzlichen Bauteil vorzusehen, in den die Karte eingesetzt werden kann, so dass der zusammengesetzte Bauteil ein in die Diskettenstation einer EDVEinrichtung einsteckbares Element bildet Am zusätzlichen Bauteil können die Recheneinheit, ein Datenspeicher und eine Energieversorgungseinrichtung untergebracht werden.
Auch eine Konstruktion nach der DE 39 03 454 A sieht eine Erweiterung einer bekannten Chipkarte durch zusätzliche Elemente mit Rechner- und Speichereinrichtung sowie einem Programmspeicher vor, um die Möglichkeit zu schaffen, über eine ebenfalls integrierte Schnittstelle eine Datenübertragung zwischen dem Rechner des Elementes und einer EDV-Einrichtung herzustellen und dabei deren Schreib- und Leseeinrichtungen auszunützen. Dabei können mit dem im Element vorhandenen Rechner Operationen im Sinne eines Verschlüsselns und Entschlüsselns von Daten oder andere Operationen, z. B. eine Überprüfung der Benützerberechtigung, vorgenommen werden.
Bei mobilen Systemen, die im wesentlichen nur der Datenübertragung in dem Sinne dienen, dass mit Hilfe mobiler Speicherelemente an Eingabestationen Daten erfasst und diese Daten an Abfrage- oder Auslesestationen abgegeben werden, ist es bisher üblich, im wesentlichen rein passive Speicherelemente, z B. Disketten, Magnetbänder u. dgl., zu verwenden, bei denen die Eingabestationen den Speicherinhalt bestimmen und der Speicherinhalt an zugehörigen Ableseund Auswertestationen gelesen werden kann.
Dabei sind meist an jeder Eingabestation Änderungen des Speicherinhaltes möglich, so dass derartige Systeme nicht eichfähig sind, da kein ausreichender Schutz der Daten vor willkürlicher Veränderung gegeben ist und auch keine zwangsweise Protokollierung über Zeit, Ort und Umstände einer Dateneingabe stattfindet Die Systeme sind überdies nur für einen bestimmten Anwendungsfall ausgebildet und müssen für jeden Anwendungsfall neu konzipiert werden. Dies bedeutet, dass für Spezialaufgaben, bei denen nur ein System mit relativ geringer Stückzahl konzipiert werden müsste, aus wirtschaftlichen Gründen auf andere Registrier- oder Erfassungssysteme zurückgegriffen wird. Bei Messungen und Registrierungen aller Art, bei denen die Mess- bzw.
Registrierstelle nicht über Festleitungen ständig mit einer Zentrale verbunden ist oder verbunden werden kann, werden bevorzugt Schreibeinrichtungen verschiedenster Art verwendet. Das Problem besteht hier darin, dass für die Erfassung und Verwaltung der erhaltenen Daten in zentralen Rechnereinheiten die durch die Schreibeinrichtungen registrierten Protokolle oder Aufzeichnungen in von der zentralen Recheneinheit verarbeitbare Daten umgeschrieben werden müssen, was nicht nur arbeit-un zeitaufwendig ist, sondern auch Anlass für Fehler oder Verfälschungen geben kann, so dass diese Art der Übertragung an sich nicht eichfähig ist. Als Beispiel für die auftretenden Probleme wird bemerkt, dass bisher völlig unterschiedliche Systeme bei Datenbanken und ähnlichen Applikationen für Programmübertragungen, z.
B zur Softwareübergabe an Prozessor und Steuersysteme, für
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Steuer- und Registrierungsanwendungen und für die Auswertung von Mess- und Betriebsdaten Verwendung finden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Systems der eingangs genannten Art, das bei grundsätzlich gleichbleibendem Aufbau für alle erwähnten Anwendungsfälle eingesetzt werden kann, eichfähige bzw. dokumentenechte Aufzeichnungen, Datenübertragungen und Datenübergaben ermöglicht und trotzdem insbesondere über eine gesicherte Software an jede vorkommende Aufgabe optimal angepasst werden kann, wobei es sich bei diesen Aufgaben um sehr unterschiedliche Aufgaben handeln kann.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Datenaustauschsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zur Ermöglichung einer eichfähigen, gesicherten Datenübergabe mittels der mobilen Speicherelemente von Eingabestationen an Abfrage- bzw. Auslesestationen jedes Speicherelement mit einem Zeitgeber versehen ist, in seinem Programmspeicher mehrere Programme, nämlich Programme zur Eingabe, Abfrage und Auslesung von Daten aus dem Datenspeicher speicherbar sind und in den Kenndatenspeichern der Stationen die Art und das Ausmass der Berechtigung jeder Einze) station zum Datenaustausch kennzeichnende Daten gespeichert sind,
so dass die Erkennungsstufe bei Ankoppelung eines Speicherelementes an eine berechtigte Station nach den aus deren Kenndatenspeicher abgefragten Kenndaten die Art und das Ausmass der Berechtigung dieser Station feststellt und ein zugeordnetes Programm für die Datenübergabe auswählt, wobei vorzugsweise der Speicherteil der Erkennungsstufe und wenigstens die Kenndatenspeicher der Eingabestationen als festprogrammierbare Speicher ausgebildet sind und dass der Rechner bei jedem eingegebenen oder abgefragten Datensatz eine Abspeicherung von Kenndaten, nämlich zumindest aus dem Zeitgeber abgefragte Zeitdaten (Datum und bzw. oder Uhrzeit), vorzugsweise aber auch Daten über die angekoppelte Station selbst im Datenspeicher des Speicherelementes speichert.
Bei dem erfindungsgemässen Datenaustauschsystem wird gewährleistet, dass Daten nur innerhalb eines festgelegten Systems aufgenommen bzw. übertragen werden können, wobei zwischen zur Dateneingabe und Datenabfrage bzw. Datenlöschung berechtigten Stationen unterschieden wird und sogar die Möglichkeit besteht, innerhalb der jeweiligen Berechtigung Abgrenzungen vorzunehmen. Durch Passwortverschlüsselungen oder sonstige Codierung der von der Erkennungsstation abgegebenen bzw. aufgenommenen Signale kann ein unzulässiger Zugriff verhindert werden.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Ausführung ist die Anordnung des Zeitgebers, der es ermöglicht, den Zeitpunkt der Ankopplung an eine Station bzw. den Zeitpunkt von Dateneingängen gegebenenfalls gemeinsam mit einem Kennwort für die jeweilige Station zu registrieren oder allgemein auch andere Daten über die momentan angekoppelte Station zusammen mit der Ankopplungszeit im Datenspeicher festzuhalten. Dadurch wird ein Einsatz des Systems als gesicherte Registrierungseinrichtung möglich.
Aus den Zeitdaten können überdies zufällige Passworte für die Feststellung der Berechtigung einer angekoppelten Station abgeleitet werden, wobei so vorgegangen wird, dass das Speicherelement bei der Ankopplung an eine Station dieser codiert verschlüsselte Zeitdaten übermittelt und die Berechtigung einer Station dadurch festgestellt wird, dass diese die Zeitdaten entschlüsselt und in dieser Form an das Speicherelement zurück ausgibt. Eine nicht berechtigte Station würde keine oder falsch entschlüsselte Daten ausgeben und daher zur Kommunikation nicht zugelassen. Am Speicherelement kann eine von der Erkennungsstufe gesteuerte Anzeigeeinrichtung für die festgestellte Berechtigung und/oder Art der Berechtigung bzw Nichtberechtigung zum Datenaustausch einer abgekoppelten Station
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Personal die Handhabung zu erleichtern.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Programmspeicher einen fest programmierten Eingangsteil und einen nur von einer von der unter Benützung dieses Eingangsteiles von der Erkennungsstufe als berechtigt erkannten Programmierstation frei programmierbaren Hauptspeicher auf.
Die feste Programmierung des Eingangsteiles erfolgt für die Speicherelemente und die zugeordneten Stationen in eigenen Programmierstationen unter Anpassung des Programmes an die jeweiligen Aufgaben des Systems. Dabei wird auch entschieden, welcher Teil bzw welche Kapazität des Speichers für die feste Programmierung bzw als frei programmierbarer Hauptspeicher Verwendung findet. Auch die Organisation des Hauptspeichers als Ringspeicher mit Überschreibung des jeweils letzten Datensatzes oder Ausgabe eines Stoppsignales nach Füllung des Speichers kann vorprogrammiert werden. Schliesslich werden im Programmspeicher auch die
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Konfiguration der einzuschreibenden Datensätze und Programme zur Überprüfung der Richtigkeit der Dateneingabe festgehalten.
Zur Anpassung des Systems an unterschiedlichste, z T eingangs erwähnte Aufgaben, Ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Eingabe- und Abfrage- bzw. Ausiesestationen ebenfalls mit Programmspeichereinrichtungen, insbesondere programmierbaren Speichern, versehen und mit dem Programmspeicher des mobilen Speicherelementes zur Anpassung an die jeweilige Aufgabe systemspezifisch auf wählbare Arbeits- oder Betriebsprogramme einstellbar sind.
Energieversorgungssysteme können in an sich bekannter Welse über Koppeleinrichtungen bzw Stützbatterien realisiert werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein Blockschema eines Speicherelementes beispielsweise dargestellt.
Das Speicherelement besteht im wesentlichen aus einem Mikrocomputer 1, einem beim Ausführungsbeispiel als SRAM (static random access memory) ausgebildeten Speicher 2, einem die Istzeit angebenden Zeitgeber 3, einer Chip- Selectlogik 5, einem sogenannten Watchdog 6 und einer Stutzbatterie 7 Der Speicher 2 ist in einen Datenspeicherteil 2a und einen fest programmierbaren Speicherteil 2b unterteilt, wobei die Logik 5 den Adressraum des Speichers 2 zusätzlich in Bereiche für die Zeitspeicherung und die Datenspeicherung unterteilt.
Aufgabe des Watchdog 6 ist die Überwachung der Eingangs- und Betriebsspannung und die Erzeugung eines Reset- Signales über die Leitung 8 Für die Dateneingabe besitzt das Modem 4 eine Eingangsspule 9, die im Zusammenwirken mit einer entsprechenden Spule einer Eingabe- oder Abfragestation eine induktive Schnittstelle bildet, über die dem Speicherelement Energie zur Versorgung während des Datenspeicher- oder Lesebetriebes zugeführt wird und bei einer Eingabestation die Daten eingegeben bzw. bei einer Ausgabestation die Daten ausgegeben werden. Jede Eingabe-, Abfrage- oder Ausgabestation besitzt ebenfalls einen analog zum Speicherteil 2b programmierbaren Programmspeicher und entsprechende Einrichtungen zur Ausgabe bzw. Aufnahme von Daten, wobei die fest programmierten Speicherteile über die Formatierung und die Art der Speicherung entscheiden.
Bei der praktischen Ausführung ist die Spule 9 auf einer Spulensprintplatte vorgesehen, welche die Spule 9 zur Energiegewinnung und zum Datentransfer sowie einen Parallelschwingkreis enthält, der bei Annäherung der Spule an die Kopplerspule einer Station einen dort vorgesehenen Näherungssensor aktiviert. Die Datenübertragung erfolgt beim Ausführungsbeispiel in der Weise, dass die Spule 9 entsprechend den zu sendenden Daten kurzgeschlossen wird, wobei die Demodulatorstation 4 die so erzeugten Signale als Daten interpretiert und an den Mikrocomputer 1 weiterleitet. Der der Energiegewinnung dienende Teil des Modems 4 wurde mit 4a bezeichnet Während der Unterbrechung der Energieübertragung durch die Einzelsignale der Datenübertragung erfolgt eine Versorgung über Speicherkondensatoren.
Der Watchdog 6 erfüllt folgende Aufgaben Erzeugung eines Reset- Signales über die Leitung 8 beim Einschalten der Versorgung durch Ankoppelung an eine Station, Überwachung des Chips 5, Umschaltung auf Batteriespannung über die Stützbatterie 7, wenn die Spannungsversorgung über die Ankoppelung an 9 die Batteriespannung unterschreitet und schliesslich eine Überwachung der normalen Versorgungsspannung.
Der Speicherraum des Speichers 2 wird per Software in Datensätze gegliedert, die in ihrer Grösse frei konfigurierbar sind. Ein Datensatz kann aus einem Kopffeld, einem Datenfeld und einem Prüfsummenfeld bestehen.
Der Programmspeicher 2b bildet mit dem Mikroprocessor 1 eine Erkennungsstufe. Das bedeutet, dass bei Ankoppelung des Speicherelementes an eine Station aus Kenndaten dieser Station, die in deren Speicher vorhanden sind und übermittelt werden, festgestellt wird, ob diese Station zur Dateneingabe in das Speicherelement oder zum Auslesen von Daten aus dem Speicherelement berechtigt ist, wobei eine nicht berechtigte Station vom Datenaustausch ausgeschlossen und gegebenenfalls an einem eigenen Schauzeichen des Speicherelementes diese Tatsache festgestellt wird. Bei einer berechtigten Station kann über die Daten dieser Station auch der Zugriffsbereich dieser Station zum Speicher 2 festgelegt sein.
Die Erkennung der Berechtigung einer Station kann auch über ein Passwort erfolgen. Ein Beispiel für eine mögliche Passwortbildung besteht darin, dass nach Ankopplung einer Station über den Mikroprocessor und dessen Programmspeicher 2b gesteuert eine Zeichenkette in chiffrierte
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Form ausgegeben wird, die beispielsweise aus fünf Zeichen besteht, die der momentanen Uhrzeit aus dem Zeitgeber 3 bzw und/oder dem Datum entsprechen Nur eine berechtigte Station besitzt eine Entschlüsselungsstufe, die auf den gewählten Code eingestellt ist, entschlüsselt die Zeichen und sendet sie an das angekoppelte Speicherelement über 9 zurück,
das nun bei Identität des entschlüsselten Passwortes mit dem vorher verschlüsselten Passwort dadurch die Berechtigung der angekoppelten Station auf den Datenaustausch erkennt
Für die praktische Anwendung des erfindungsgemässen Systems werden nun einige Beispiele, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben, angegeben.
Wird bei dem System das Speicherelement als Datenbank oder für ähnliche Zwecke verwendet, so werden vordefinierte Datensätze unter wählbaren Bedingungen an das Speicherelement abgegeben und können von diesem ebenfalls unter definierten Bedingungen zu verschiedenen Zwecken, z. B. zur Abspeicherung in einer gemeinsamen Datenbank zum Ausdruck eines Gesamtprotokolls oder auch zum Ausdruck in den verschiedenen Aufnahmestellen zugeordneten Protokollen ausgewertet werden Typische Beispiele für diese Art der Anwendung wären die Milch- oder Müllübernahme an Einsatzfahrzeugen, es sind aber auch zyklische Messdatenaufzeichnungen von Überwachungsanlagen, z.
B. für Schadstoffemissionen, dezentrale Fertigungsprotokollierungen usw zu nennen Bei dieser Art der Verwendung werden durch entsprechende Vorprogrammierung folgende Einstellungen und Vorgaben getroffen : Festlegung der Schnittstellenparameter, insbesondere hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit, des Obertragungsformates und der Datensatzlänge Ferner wird die Organisation des Speichers 2 als Ringspeicher oder als sequentieller Speicher, der durch Erreichen des Speicherendes begrenzt wird, festgelegt. Ferner ist festzulegen, welchen Einleitungsteil (Header) Jeder Datensatz erhalten soll. Hiezu sind vor allem Datumsangaben vom Jahr bis zur Sekunde möglich, die gemeinsam mit dem Datensatz abgespeichert werden sollen.
Bei den erwähnten Beispielen von Annahmefahrzeugen für Milch oder Müll kann und wird zusätzlich zu der an einer Aufnahmestelle zugeladenen, über eine Wiege- oder Messeinrichtung festgestellten Materialmenge auch ein z B. über eine Leseeinrichtung erfasste Angabe über die jeweilige Stelle gespeichert
Es ist ferner der Beobachtungszeitraum festzulegen, wobei angegeben wird, weiche Zeit vergehen muss, bis der Datenspeicher gelöscht bzw. der älteste Datensatz des Ringspeichers überschrieben werden darf Zusätzlich können hier Befehle festgelegt werden, die das Überschreiben oder Löschen von Datensätzen aufgrund anderer Bedingungen, z. B. wenn die Daten eichrelevant auf einen Drucker oder eine andere Speichereinrichtung ausgegeben wurden, zulassen. Ein Passwortschutz und eine Stationserkennung können im Bedarfsfall ebenfalls festgelegt werden.
Schliesslich wird ein Übertragungsprotokoll festgelegt, das der Anwendung angepasst ist Zusätzlich können Bedingungen für eine Modemübertragung, die noch beschrieben werden wird, festgelegt werden. Es werden auch Unterscheidungsmerkmale für Datensatztypen
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Datensatzformatierung für eine Druckerausgabe nach den schon oben erwähnten Bedingungen möglich und es kann auch eine Eichlogik und Eichposition vorbestimmt werden, wobei dann auch im Ausdruck Angaben über eine Eichmarkierung erfolgen.
Bei der Anwendung des Systems für eine Programmübertragung, z B. auf verschiedene Prozessorsysteme, wird über die schon beschriebene Erkennungsstufe festgestellt, ob eine angeschlossene zu programmierende Station mit der gespeicherten Software geladen werden darf Ist dies der Fall, so wird das gespeicherte Programm übertragen. Es wird aber gleichzeitig bzw vorher schon durch entsprechende Programmgestaltung im Speicher 2 wenigstens ein Identifikationsmerkmal der Station, z. B. eine Seriennummer oder die Gerätebezeichnung, festgehalten, wobei auch hier wieder Schutzmassnahmen durch Passworterkennung, Stationserkennungseinrichtungen usw vorgesehen werden.
Man kann die Anzahl der Stationen, die das Programm erhalten, begrenzen und ebenfalls in der Erkennungsstufe Massnahmen setzen, die verhindern, dass das gespeicherte Programm an unberechtigte oder überzählige Stationen bzw. auf andere Speicherelemente übertragen wird Auch bei dieser Programmübertragung werden Übertragungsgeschwindigkeit, Übertragungsformat, Datenformat, allfälliger Passwortschutz, Art des 0 bertragungsprotokolles und die allfällige Zulässigkeit einer Modemübertragung durch Vorprogrammierung festgelegt.
Wird das erfindungsgemässe System allgemein als anwenderorientiertes Steuer- oder Aufzeichnungssystem verwendet, werden ebenfalls spezifische Parameter festgelegt. Man kann beispielsweise bei einem Fahrzeug- oder Motorbootverleih ein Speicherelement im jeweiligen Boot
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bzw. Fahrzeug installieren und mit einer Eingabestation verbinden, die Daten über Ein- und Ausschalten des Motors, Belastung, Fahrgeschwindigkeit usw. erfasst, wobei diese Daten im Speicherelement wieder in Zuordnung zu Uhrzeit und Datum gespeichert werden.
Diese Daten können dann je nach Ausleseart für die Abrechnung der Verleihzeit, der Betriebszeit während des Verleihs aber auch zusätzlich fur die Erfassung statistischer, betriebswirtschaftlich interessanter Angaben hinsichtlich der Auslastung, des ökonomischen Nutzens, der Einhaltung der Betriebsvorschriften sowie zur Betriebskostenberechnung durch Integration in ein Buchungssystem fur Betriebsmittel Verwendung finden. In jedem Fall lassen sich die Daten direkt einer EDV-mässigen Verarbeitung zuführen und damit sowohl in Kontrollsystemen als auch zur Rationalisierung verwenden. Es sind eine Vielzahl anderer anwenderspezifischer Steuer- und Aufzeichnungsverwendungen des Systems möglich.
Wenn daran gedacht ist, die im Speicherelement festgehaltenen Daten durch Modemübertragung, z. B einer zentralen Rechner- oder Registriereinheit zuzuführen, werden im Speicher 2 auch für diese Modemübertragung geeignete bzw. sogar diese Übertragung initialisierende Daten festgehalten werden Dazu werden im Speicher Initialisierungsbefehle festgelegt, die über die Koppeleinrichtung an der Sendestation an das Modem abgegeben werden.
Es wird ferner festgelegt, unter welchen Bedingungen nun eine Anwahl des Modems erfolgt, wobei wieder die verschiedenen Möglichkeiten, ob das Modem zum Empfang berechtigt ist, die Leitung momentan frei oder besetzt ist usw. festzulegen sind Auch die Wählzeit selbst, die Anzahl der Anwählversuche, usw. können festgelegt werden. Die jeweilige Anwählnummer des Modems lässt sich jedenfalls speichern Auch hier ist eine Passwort- oder Stationskennungssicherung der Übertragung sowie eine Übertragungswiederholung bei auftretenden Übertragungsfehlem vorprogrammierbar.
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