DE10000609B4 - Schnittstellengerät für eine Datenverbindung zwischen einem Elektro-Installationssystem und einem Komminikationssystem sowie damit ausgestattetes Elektro-Installationssystem - Google Patents

Schnittstellengerät für eine Datenverbindung zwischen einem Elektro-Installationssystem und einem Komminikationssystem sowie damit ausgestattetes Elektro-Installationssystem Download PDF

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Abstract

Schnittstellengerät (10) zum Herstellen einer Datenverbindung zwischen einem Elektroinstallations-Bussystem (1) und einem Kommunikationssystem (16), mit einer mit dem Bussystem (1) verbindbaren, ersten Schnittstelle (12), gekennzeichnet durch mindestens eine zweite, mit einem drahtlosen Kommunikationssystem (16; N/F) verbindbare Schnittstelle ( 14; 18) sowie eine die Schnittstellen (12, 14, 18) verbindende, derart zum Datenaustausch zwischen dem Bussystem (1) und dem Kommunikationssystem (16) ausgelegte Gateway-Einrichtung (20), dass ein als Mobiltelefon (22) ausgebildetes Kommunikationsgerät des Kommunikationssystems (16) als universelles Steuergerät zum Steuern von jeweils mindestens einem Installationsgerät (2, 4) des Bussystems (1) entsprechend einer bestimmten Funktionsstruktur verwendbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schnittstellengerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Elektro-Installationssystem mit einem Bussystem zur Signalübertragung zwischen adressierbaren Installationsgeräten und mindestens einer bezüglich einer Funktionsstruktur der Installationsgeräte programmierbaren Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
  • In der Elektro-Installationstechnik sind Bussysteme bereits recht verbreitet. Bekannt ist vor allem der europäische Installationsbus (EIB). Installations-Bussysteme bieten wesentliche Installations- und Anwendungsvorteile, weil beispielsweise für Änderungen der Funktionsstruktur der Installationsgeräte, wie z. B. Änderungen der Zuordnung zwischen Schaltern und Verbrauchern, keine Änderungen der Leitungsinstallation notwendig sind. Statt dessen braucht lediglich eine Änderung der Programmierung der Steuereinheit vorgenommen zu werden. Außerdem können über den Bus recht komplexe Steuerungsaufgaben auf relativ einfache Weise realisiert werden. Als Beispiel sie hier eine Jalousiesteuerung genannt.
  • Die Literaturstelle "Funkschau 3/1989, Seite 46" zeigt ein Schaubild eines Bus-Systems für einen vernetzten Haushalt. Dieses System besteht aus einem Haupt-Bus und einem Stromnetz-Sub-Bus. An dem Haupt-Bus sind ein Controller und diverse Geräte angeschlossen, wie Telefone, Fernkopierer, Geräte einer Haussprechanlage und Schnittstellen zu Fernsehgeräten, Videorecordern und Überwachungskameras. Über den Sub-Bus sind elektrische Geräte der Installationstechnik verbunden, beispielsweise Leuchten, Steckdosen usw.. Eine Verbindung zwischen Haupt-Bus und Sub-Bus ist hier nicht offenbart. Die an dem Haupt-Bus angeschlossenen Telefone dienen einerseits zur Einbruchsicherung und Türüberwachung und andererseits für eine Fernbedienungsfunktion, wobei aber unklar bleibt, welche Fernbedienungsfunktion hiermit gemeint ist. Beispielsweise kann es sich um die Fernbedienung des ebenfalls am Haupt-Bus angeschlossenen Videorecorders handeln.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Installations-Bussystem die Anwendungsmöglichkeiten und den Bedienungskomfort in einfacher Weise weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Schnittstellengerät gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. durch ein Elektro-Installationssystem nach dem Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
  • Somit ist ein neuartiges, an das Bussystem angeschlossenes bzw. anschließbares Schnittstellengerät vorgesehen, welches zusätzlich zu einer ersten Schnittstelle zu dem Bussystem mindestens eine zweite Schnittstelle zu einem Kommunikationssystem sowie eine Gateway-Einrichtung derart aufweist, dass über die Schnittstellen ein – zumindest unidirektionaler, insbesondere aber bidirektionaler - Datenaustausch zwischen dem Bussystem und dem Kommunikationssystem ermöglicht wird. Durch das erfindungsgemäße Schnittstellengerät bzw. durch dessen Gateway-Einrichtung ist es vorteilhafterweise möglich, dass ein übliches Kommunikationsgerät, und zwar zumindest ein Mobiltelefon des Kommunikationssystems als Steuergerät zum Steuern jeweils mindestens eines der Installationsgeräte des Bussystems entsprechend der jeweiligen Funktionsstruktur verwendbar ist. Zudem ist die jeweilige Funktionsstrukur der Installationsgeräte des Bussystems an das Kommunikationsgerät übertragbar und dort vorzugsweise visuell und insbesondere in Form eines Befehlsmenüs anzeigbar. Das Schnittstellengerät stellt somit eine Verbindung zwischen dem Installations-Bussystem und dem Kommunikationssystem derart her, daß ein Mobiltelefon als zentrales Bedien-, Visualisierungs- und/oder Kommunikationsgerät verwendet werden kann, wodurch es dem Benutzer vorteilhafterweise ermöglicht wird, Schalt- und Steuerfunktionen auch in einer zuvor nicht bekannten Umgebung durchzuführen, da das System den Benutzer aktiv über seine Möglichkeiten informiert. Zur Verdeutlichung folgendes Beispiel:
    Der Besitzter eines Mobiltelefons befindet sich auf einer Reise. Er betritt ein ihm unbekanntes Hotelzimmer. Die elektrischen Geräte dort sind über ein Installations-Bussystem vernetzt. Das Bussystem verfügt über ein erfindungsgemäßes Schnittstellengerät mit entsprechender Gateway-Einrichtung. Beim Betreten des Raumes gelangt das Mobiltelefon in die Reichweite des Gateway. Es wird dann selbsttätig und ohne daß der Benutzer davon etwas bemerkt, eine Verbindung aufgebaut. Gegebenenfalls kann dazu zuvor eine Freischaltung beispielsweise durch die Rezeption des Hotels erforderlich sein. Das Gateway kommuniziert über eine geeignete Sprache, insbesondere ein JAVA-Programm, mit dem Mobiltelefon. Letzteres meldet sich dann mit einem Sondersignalton bei seinem Besitzer. Auf dem Display kann beispielsweise die Anzeige erscheinen: „Sonderdienste verfügbar". Es folgt dann zweckmäßigerweise ein Befehlsmenü z.B. etwa in der Form:
    • 1
    = Licht gesamt EIN
    2
    = Licht gesamt AUS
    4
    = Jalousie HEBEN
    5
    = Jalousie SENKEN usw.
  • Dadurch ist der Benutzer ohne jegliche Vorkenntnisse der jeweiligen Gebäudeinstallation in der Lage, sämtliche verfügbaren Funktionen über sein Mobiltelefon zu steuern.
    •
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielhaft genauer erläutert werden. Dabei zeigt die einzige Zeichnungsfigur ein vereinfachtes Blockschaltbild des Gesamtsystems ( Infrastruktur).
  • In der Zeichnung ist schematisch als Blockschaltbild ein Elektro-Installationssystem mit einem Bussystem 1 zur Signalübertragung zwischen adressierbaren Installationsgeräten 2, 4 und mindestens einer Steuereinheit 6 dargestellt. Bei dem Bussystem 1 kann es sich um einen an sich bekannten Installationsbus handeln, beispielsweise EIB, LON, POWERNET (EIB = Europäischer Installationsbus; LON = Local Operating Network der US-Firma Echelon). Bei den Installationsgeräten 2, 4 handelt es sich um Bus-Aktoren und/oder Bus-Sensoren. Speziell kann es sich um Schaltelemente, Verbraucher (Leuchten und dergleichen), aber auch um Rauchmelder, Präsenzmelder, Luftgütesensoren, Energie-/Strommesser, Gas-, Öl- und/oder sonstige Verbrauchszähler, Gassensorik, usw. handeln. Dabei ist die Steuereinheit 6 bezüglich einer Funktionsstruktur der Installationsgeräte 2, 4 individuell programmierbar.
  • Erfindungsgemäß ist nun ein Schnittstellengerät 10 vorgesehen, welches über eine erste Schnittstelle 12 an das Bussystem 1 angeschlossen bzw. anschließbar ist. Dieses Schnittstellengerät 10 besitzt mindestens eine zweite Schnittstelle 14 zur Datenverbindung mit einem Kommunikationssystem 16. Im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zweite Schnittstelle 14 mit einem Nahbereichs-Kommunikationssystem N verbunden, und das Schnittstellengerät 10 weist zusätzlich eine dritte Schnittstelle 18 zur Datenverbindung mit einem Fernbereichs-Kommunikationssystem F auf. Das Schnittstellengerät 10 weist erfindungsgemäß weiterhin eine Gateway-Einrichtung 20 derart auf, daß über die Schnittstellen 12 und 14 und/oder 18 ein unidirektionaler, insbesondere aber bidirektionaler Datenaustausch zwischen dem Bussystem 1 und dem Kommunikationssystem 16 ermöglicht wird.
  • Zu dem Kommunikationssystem 16 gehören drahtlose, über ein Funknetz verbindbare Teilnehmergeräte. Beispielhaft sind Mobiltelefone 22, ein PDA 24 (Personal Digital Assistant), ein Rechner 26 (beispielhaft in Form eines Laptop) und ein Drucker 28 dargestellt. Die letztgenannten Geräte gehören zu dem Nahbereich N des Kommunikationssystems 16, wobei die Geräte selbständig drahtlose Mini-Netzwerke aufbauen und darüber miteinander kommunizieren. Somit entfallen Kabelverbindungen zwischen Rechnern und Peripheriegeräten. Es ist aber auch denkbar, daß die genannten Geräte über ein anderes Medium als Funk vernetzt sind, wie z. B. elektrische (Kupfer-) Leitungen, Lichtleiter oder dergleichen. Durch die Vernetzung werden zusätzliche Funktionen, wie beispielsweise das Ausdrucken von über Mobiltelefon 22 empfangenen Nachrichten möglich. Dazu umfaßt der Nahbereich N des Kommunikationssystems 16 bevorzugt ein intelligentes, selbst-datenabgleichendes Funksystem, insbesondere Bluetooth. Bei Bluetooth handelt es sich um eine seit kurzem bekannte Spezifikation, mit der die Funk-Datenkommunikation zwischen Geräten der Telekommunikation und Informationstechnik im sogenannten ISM-Band bei 2,4 GHz erfolgt. Bluetooth ist ein kostengünstiges und energiesparsames „Funksystem", welches vor allem für kurze Distanzen eingesetzt werden soll (bis 100 Meter). Die integrierte Intelligenz soll die Kommunikation zwischen den Geräten ermöglichen, ohne daß der Benutzer eingreifen müßte. Diese relativ neue Technik kann sowohl für die Datenübertragung als auch zur Sprachübertragung genutzt werden.
  • Der Fernbereich F des Kommunikationssystems 16 arbeitet bevorzugt mit einem Multifunktions-Mobilfunkstandard, insbesondere mit UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). UMTS wird als neuer Mobilfunkstandard das bisherige GSM ablösen, die jeweiligen Endgeräte können aber weiterhin den derzeitigen GSM-Standard unterstützen. Der UMTS-Standard ist mit einer Übertragungsrate von 2 MBit/sec besonders für Multimedia-Anwendungen, den Download aus dem Internet und auch für Videokonferenzen geeignet.
  • Die Gateway-Einrichtung des Schnittstellengerätes 10 ist derart ausgelegt, daß jeweils eines der Kommunikationsgeräte, insbesondere ein Mobiltelefon 22, des Kommunikationssystems 16 als universelles Steuergerät zum Steuern von jeweils mindestens einem der Installationsgeräte 2, 4 des Bussystems 1 entsprechend der jeweiligen Funktionsstruktur verwendbar ist. Weiterhin ist die Gateway-Einrichtung 20 derart ausgelegt, daß die jeweilige Funktionsstruktur der Installationsgeräte des Bussystems 1 an wenigstens eines der Kommunikationsgeräte, insbesondere wiederum an ein Mobiltelefon 22, übertragbar, und dort vorzugsweise visuell und insbesondere in Form eines Befehlsmenüs anzeigbar ist. Somit sind insbesondere Mobiltelefone 22 über das Schnittstellengerät 10 als universelle Steuer- und Anzeigegeräte zur Steuerung des Bussystems 1 verwendbar. Dabei kann eine Steuerung im Nahbereich N und/oder eine Fernabfrage/Bedienung aus dem Fernbereich F möglich sein.
  • Das Schnittstellengerät 10 weist einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, Speichermittel für die Funktionsstruktur des Bussystems 1 und für notwendige Betriebsprogramme sowie vorzugsweise auch Bedien- und/oder Anzeigemittel auf. Mit dem Schnittstellengerät 10 ist es somit möglich, in ihm Informationen zu ausgewählten oder sämtlichen Funktionen des angeschlossenen Gebäude-Installationssystems zu speichern und Programme abzuarbeiten. Die Speicherung kann sowohl gezielt als auch automatisch erfolgen. In bestimmten Varianten sind Bedien- und Anzeigeelemente, wie Tasten, LED's, LCD's oder ähnliches möglich. Zweckmäßigerweise kommuniziert das Schnittstellengerät 10 zumindest mit dem jeweiligen Kommunikationsgerät (z. B. 22) unter Einsatz einer plattformunabhängigen Programmiersprache. Besonders geeignet ist JAVA der Firma Sun Microsystems. Der Vorteil und wesentliche Unterschied von JAVA zu herkömmlichen Programmiersprachen ist die Portabilität, die durch ein zweistufiges Konzept der Bytescodes erreicht wird. Anders als z.B. bei Assembler werden JAVA-Programme nicht direkt in Maschinencode übersetzt, der dann nur noch auf einem speziellen Prozessortyp lauffähig wäre, sondern der JAVA-Compiler erzeugt in einem ersten Schritt einen Bytecode, der dann in einem zweiten Schritt zur Laufzeit auf dem ausführenden System vom JAVA-Interpreter verarbeitet wird. Hierbei operiert der Interpreter als virtuelles Betriebssystem und übersetzt den Code in die Befehle des eigentlichen Betriebssystems. Das jeweilige Kommunikationsgerät, insbesondere Mobiltelefon 22, muß dann natürlich entsprechend „JAVA-fähig" sein, was bei heutigen Mobiltelefonen ohnehin bereits weitgehend der Fall ist oder in Kürze der Fall sein wird, da die Mobilfunktechnik durch eine konsequente JAVA-Integration flexibler gestaltet werden soll, insbesondere auch bezüglich einer Internet-Anbindung.
  • Da es sich bei dem Kommunikationssystem 16 im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel um ein Funksystem handelt, weist das Schnittstellengerät 10 natürlich im Bereich der Schnittstellen 14, 18 entsprechende Funk-Sende-/Empfangseinrichtungen auf.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Schnittstellengerät 10 Mittel zur Erkennung der Annäherung oder Präsenz eines als Ansprechpartner geeigneten Kommunikationsgerätes, insbesondere Mobiltelefones 22, derart aufweist, daß im Falle der Erfassung eines Kommunikationsgerätes (22) selbsttätig mit diesem eine Verbindung aufgebaut wird, die jeweilige Funktionsstruktur der Installationsgeräte des Bussystems übermittelt wird und nachfolgende Steuersignale des Kommunikationsgerätes (22) an das Bussystem 1 weiter gegeben werden. Somit ist das erfindungsgemäße Schnittstellengerät 10 in der Lage, gezielt, durch ein beliebiges Triggersignal von außen oder aber selbständig, Kontakt zu Geräten der Kommunikationstechnik oder sonstigen Partnergeräten aufzunehmen und über Funk Programme und Bedienoberflächen auszutauschen. Dies bedeutet, daß das Schnittstellengerät 10 bzw. die Gateway-Einrichtung 20 in der Lage sein kann, die zur Bedienung des Bussystems 1 nötigen Daten zum Aufbau einer Menü- oder Bedienoberfläche an Geräte der Kommunikationstechnik zu senden. Damit wird es möglich, mit einem nicht speziell vorbereiteten Gerät eine Bedienung und Visualisierung des Bussystems durchzuführen. Das Kommunikationsgerät muß aber – wie schon gesagt – vorzugsweise JAVA-Programme interpretieren können und eventuell „JINI-fähig" sein. Die Geräte der Kommunikationstechnik sind dann standardmäßig (oder nach Hardware- oder Softwaremodifikationen) in der Lage, die übertragenen Programme abzuarbeiten, was z. B. ermöglicht, einige oder sämtliche in einem Raum, Gebäudeabschnitt oder Gebäude verfügbaren Steuerfunktionen des Bussystems 1 auf dem Gerät der Kommunikationstechnik anzuzeigen, wenn sich der Nutzer des Gerätes in einer definierten Distanz zu dem Schnittstellengerät 10 befindet, so daß die Funktionen dann von dem Gerät der Kommunikationstechnik aus gesteuert und/oder visualisiert werden können.
  • Das Schnittstellengerät kann sowohl autark ausgeführt sein, so daß im Verhältnis zur Anzahl der Installationsgeräte (Sensoren, Aktoren) eine relativ geringere Anzahl von Schnittstellengeräten 10 in einem Gesamtkomplex integriert sind. Alternativ können entsprechende Schnittstellengeräte – bzw. Schnittstellenmittel – aber auch direkt in Installationsgeräte (Sensoren/Aktoren) eingebettet werden, so daß es in einer Vielzahl oder maximal in jedem Teilnehmer des Bussystems 1 zu finden ist. In diesem Fall kann eine Vernetzung parallel oder alternativ zur Vernetzung des Bussystems über die Nah- oder Fernbereichs-Funk-Kommunikationsschnittstelle erfolgen.
  • Zusammenfassend seien nochmals die besonderen bzw. bevorzugten Eigenschaften der Gateway-Einrichtung wie folgt genannt:
    • – Kommuniziert über Bluetooth
    • – beinhaltet eine JAVA Virtuell-Maschine
    • – kann JAVA Programme interpretieren
    • – ist JINI-fähig (JINI = Java Intelligent Network Interface; JINI definiert eine Initiative zum Aufbau einer Infrastruktur, basierend auf JAVA Technologie, die „spontanes Networking" ermöglicht und dabei den Zugriff auf und die Verteilung von Nerzwerkdiensten vereinfacht. Spontanes Networking ist dabei die Fähigkeit, die Kommunikation dynamisch, ohne Konfigurations- und Installationsarbeiten, über das Netzwerk aufzubauen sowie Dienste zwischen jeder Hardware und Software des Netzwerkes auszutauschen und gemeinsam zu benutzen)
    • – unterstützt UMTS-Standard zur Fern-Datenübertragung.

Claims (10)

  1. Schnittstellengerät (10) zum Herstellen einer Datenverbindung zwischen einem Elektroinstallations-Bussystem (1) und einem Kommunikationssystem (16), mit einer mit dem Bussystem (1) verbindbaren, ersten Schnittstelle (12), gekennzeichnet durch mindestens eine zweite, mit einem drahtlosen Kommunikationssystem (16; N/F) verbindbare Schnittstelle ( 14; 18) sowie eine die Schnittstellen (12, 14, 18) verbindende, derart zum Datenaustausch zwischen dem Bussystem (1) und dem Kommunikationssystem (16) ausgelegte Gateway-Einrichtung (20), dass ein als Mobiltelefon (22) ausgebildetes Kommunikationsgerät des Kommunikationssystems (16) als universelles Steuergerät zum Steuern von jeweils mindestens einem Installationsgerät (2, 4) des Bussystems (1) entsprechend einer bestimmten Funktionsstruktur verwendbar ist.
  2. Schnittstellengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateway-Einrichtung (20) so ausgelegt ist, dass die Funktionsstruktur der Installationsgeräte (2, 4) des Bussystems (1) an das Mobiltelefon (22) übertragbar und dort visuell und insbesondere in Form eines Befehlsmenüs anzeigbar ist.
  3. Schnittstellengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außer der ersten Bussystem-Schnittstelle (12) die zweite Schnittstelle (14) zu einem Nahbereichs-Kommunikationssystem (N) sowie eine dritte Schnittstelle (18) zu einem Fernbereichs-Kommunikationssystem (F) vorhanden sind.
  4. Schnittstellengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, Speichermittel für die Funktionsstruktur sowie Bedien- und/oder Anzeigemittel.
  5. Schnittstellengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest mit dem jeweiligen Kommunikationsgerät unter Einsatz einer plattformunabhängigen Programmiersprache, insbesondere JAVA, kommuniziert.
  6. Schnittstellengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel zur Erkennung eines geeigneten Kommunikationsgerätes derart, dass im Falle der Erfassung eines Kommunikationsgerätes selbsttätig mit diesem eine Verbindung aufgebaut wird, die jeweilige Funktionsstruktur der Installationsgeräte des Bussystems (1) zum Aufbau einer Menü- oder Bedienoberfläche übermittelt wird und nachfolgende Steuersignale des Kommunikationsgerätes an das Bussystem (1) weitergegeben werden.
  7. Elektro-Installationssystem mit einem Bussystem (1) zur Signalübertragung zwischen Installationsgeräten (2, 4) und mindestens einer bezüglich einer Funktionsstruktur der Installationsgeräte (2, 4) programmierbaren Steuereinheit (6), gekennzeichnet durch ein an das Bussystem (1) anschließbares Schnittstellengerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer ersten Schnittstelle (12) zu dem Bussystem (1), mindestens einer zweiten Schnittstelle (14; 18) zu einem drahtlosen Kommunikationssystem (16; N/F) mit mindestens einem Mobiltelefon (22) sowie einer Gateway-Einrichtung (20) zum Datenaustausch zwischen dem Bussystem (1) und dem Kommunikationssystem (16).
  8. Elektro-Installationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem (16) zusätzlich zu dem mindestens einen Mobiltelefon (22) Teilnehmergeräte, wie PDA's (24), Rechner (26) und/oder sonstige Peripheriegeräte, umfasst, die über das Schnittstellengerät (10) als universelle Steuer- und Anzeigegeräte zur Steuerung der Installationsgeräte (2, 4) des Bussystems (1) verwendbar sind.
  9. Elektro-Installationssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Kommunikationssystem (16; NIF) ein Nahbereichs-Kommunikationssystem (N) umfasst, wobei dieses Nahbereichs-Kommunikationssystem (N) ein intelligentes, selbst-datenabgleichendes Funksystem umfasst, insbesondere Bluetooth.
  10. Elektro-Installationssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das drahtlose Kommunikationssystem (16; NIF) ein Fernbereichs-Kommunikationssystem (F) umfasst, wobei dieses Fernbereichs-Kommunikatonssystem (F) mit einem Multifunktions-Mobilfunkstandard, insbesondere UMTS, arbeitet.
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