DE10041160A1

DE10041160A1 - Container station has base station connected to computer and with radio transmitter and receiver receiving information signals from sensors, and sending commands to actuators

Info

Publication number: DE10041160A1
Application number: DE2000141160
Authority: DE
Inventors: Klas Eriksson; Christoffer Apneseth; Dagfin Brodtkorb; Snorre Kjesbu
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2020-08-22
Also published as: DE10041160B4; NO20013986L; NO20013986D0

Abstract

The container station has industrial or electrical plant within a steel reinforced concrete or metal container (A) with a number of sensors and actuators (5.1-5.n) that communicate with a central computer or control/regulator or process control system with a connected base station (4) with a radio transmitter and receiver. At least some sensors have radio transmitters for sending information radio signals to the base station. At least some actuators have radio receivers for receiving commands from the base station. At least one primary coil (C) supplied by a medium frequency oscillator (B) supplies the sensor and actuators with electrical power wirelessly.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Containerstation gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a container station according to the preamble of the An saying 1.

Unter einer Containerstation wird dabei jede in einen Container eingebaute industrielle bzw. elektrische Anlage verstanden, wie beispielsweise Schaltanlage (insbesondere für Niederspannung und Mittelspannung), Transformatorstation (beispielsweise mit Gieß harztransformator), Energieverteilungsanlage, Energieumformanlage (Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom, Umformung von Wechselstrom unterschiedlicher Fre quenz), Energieversorgungs- oder Energieerzeugungsstation (Stromerzeugungsstation mit Generator wie Windkraftgenerator oder Solargenerator, mobile Stromerzeugungs station), Ersatzstromversorgungsanlage (unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlage oder Diesel-Notstromanlage mit Stromerzeugungsaggregat), Wasserversorgungsanla ge (Wasserförderung), Wasser/Abwasserbehandlungs- oder Abwasseraufbereitungs anlage, Gasförderanlage, Ölförderanlage (beispielsweise auf Bohrinseln), Flüssig keitsüberwachungsanlage (Tankanlage). Each container installed in a container is industrial under a container station or electrical system understood, such as switchgear (especially for Low voltage and medium voltage), transformer station (e.g. with casting resin transformer), energy distribution system, energy conversion system (conversion of Alternating current into direct current, conversion of alternating current of different fre quenz), power supply or power generation station (power generation station with generator such as wind power generator or solar generator, mobile power generation station), backup power supply system (uninterruptible power supply system or diesel emergency power system with power generator), water supply system ge (water production), water / wastewater treatment or treatment plant, gas production system, oil production system (for example on oil rigs), liquid security monitoring system (tank system).

Der die Anlage enthaltende Container selbst besteht dabei allseitig (Seitenwände, Bo den, Decke) aus Stahlbeton oder aus einem elektromagnetische Strahlung abschir menden Metall (beispielsweise verzinktes Eisenblech, Aluminium).The container itself contains the system on all sides (side walls, Bo shield the, ceiling) from reinforced concrete or from electromagnetic radiation metal (e.g. galvanized sheet iron, aluminum).

Bei derartigen Containerstationen ist es allgemeiner bekannter Stand der Technik, die Kommunikation zwischen einem Rechner bzw. Steuerung/Regelung bzw. Prozeßleitsy stem einerseits und den einzelnen Sensoren und/oder Aktoren der Anlage andererseits über Draht- bzw. Kabelverbindungen zu realisieren. Unter dem Begriff Kommunikation wird insbesondere die Weiterleitung von Sensorsignalen (Daten) von den Sensoren zum Rechner und die Abgabe von Befehlen vom Rechner an die Aktoren verstanden. Die Energieversorgung der Sensoren und Aktoren erfolgt Leitungen/Kabel.In such container stations, it is more generally known prior art that Communication between a computer or control / regulation or process control stem on the one hand and the individual sensors and / or actuators of the system on the other to be realized via wire or cable connections. Under the term communication especially the forwarding of sensor signals (data) from the sensors understood the computer and the issuing of commands from the computer to the actuators. The sensors and actuators are supplied with power via cables.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Containerstation der eingangs ge nannten Art mitvereinfachter Kommunikation und Energieversorgung anzugeben.The invention has for its object a container station of the ge specified type with simplified communication and energy supply.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is fiction, in connection with the features of the preamble solved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im Ver gleich zu konventionellen Lösungen mit Kabel- bzw. Drahtanschlüssen für die Kommu nikation und die Energieversorgung der aufgrund der Kabel- bzw. Drahtanschlüsse durch Planung, Material, Installation (Montage), Dokumentation und Wartung bedingte relativ hohe Kostenfaktor entfällt. Die Planung, Herstellung und Montage wird insbe sondere bei einer großen Vielzahl von Sensoren und Aktoren der Anlage beträchtlich vereinfacht. Da die Kabel- bzw. Drahtverbindungen insgesamt ein relativ hohes Ge wicht aufweisen, ergibt sich eine vorteilhafte Gewichtsreduktion.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that in Ver same as conventional solutions with cable or wire connections for the commu nication and the energy supply due to the cable or wire connections due to planning, material, installation (assembly), documentation and maintenance relatively high cost factor is eliminated. The planning, manufacture and assembly is particularly especially with a large variety of sensors and actuators in the system simplified. Since the cable or wire connections overall have a relatively high Ge have weight, there is an advantageous weight reduction.

Es können keine Ausfälle aufgrund von Draht- bzw. Kabelbrüchen oder schlechten, beispielsweise korrodierten Kontakten auftreten, was die Langzeitzuverlässigkeit er höht. Die innerhalb des Containers produzierte elektromagnetische und magnetische Strahlung kann eine relativ hohe Leistung aufweisen und bereitet trotzdem hinsichtlich ihrer Wirkung (Emission) nach außen hin keinerlei Probleme, da durch die Seitenwän de, den Bodenbereich und die Decke des Containers eine ausreichende Abschirmung gegen diese Strahlung gegeben ist. Somit werden Störungseinflüsse (Interferenzen) außerhalb der Containerstation zuverlässig verhindert.There can be no failures due to wire or cable breaks or bad, For example, corroded contacts occur, which increases long-term reliability increased. The electromagnetic and magnetic produced inside the container Radiation can have a relatively high power and still prepares in terms of their effect (emission) to the outside no problems, because of the side walls de, the floor area and the ceiling of the container adequate shielding against this radiation. Thus, influences of interference (interference) reliably prevented outside the container station.

Im Vergleich zur Verwendung von Batterien zur drahtlosen Energieversorgung entfallen der Wartungsaufwand und der Kostenaufwand, der durch den erforderlichen Austausch von Batterien - zumal an schwer zugänglichen Stellen - bedingt ist.Compared to the use of batteries for wireless energy supply the maintenance effort and cost involved in the required replacement batteries - especially in places that are difficult to access.

Im angegebenen Mittelfrequenz-Bereich der Energieversorgung mittels eines magneti schen Feldes von etwa 15 kHz bis etwa 15 MHz sind die sich durch Skineffekte erge benden Nachteile, beispielsweise die auftretenden Verluste, noch handhabbar. Die elektromagnetischen Wellen werden aufgrund der im Vergleich zu den auftretenden Wellenlängen zu kleinen und deshalb als Antennen unwirksamen Primärspulen nicht abgestrahlt. Eine EMV-Messung von eventuell abgestrahlten Störungen muß nicht er folgen. Vorteilhaft tritt auch an unzugänglichen Stellen innerhalb des Containers ein zur Energieversorgung ausreichend starkes Magnetfeld auf. Es ergibt sich ein relativ einfa cher Aufbau der Anordnung.In the specified medium frequency range of the energy supply using a magneti field of about 15 kHz to about 15 MHz are the result of skin effects disadvantages, such as the losses that occur, are still manageable. The Electromagnetic waves are compared to those that occur Wavelengths too small and therefore not effective as antennas are not primary coils radiated. An EMC measurement of any radiated interference is not necessary consequences. Advantageously occurs even in inaccessible places within the container Power supply sufficiently strong magnetic field. The result is a relatively simple one cher structure of the arrangement.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages are evident from the description below.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Kommunikation und der Energieversorgung von Sensoren und Aktoren einer Containerstation, Fig. 1 shows the basic structure of the communication and the power supply of the sensors and actuators of a container station,

Fig. 2 das Kommunikationssystem der Sensoren und Aktoren der Containerstation, Fig. 2 shows the communication system of the sensors and actuators of the container station,

Fig. 3 den Aufbau einer Basisstation, Fig. 3 shows the structure of a base station,

Fig. 4 den Aufbau eines Sensors und Aktors, Fig. 4 shows the structure of a sensor and actuator,

Fig. 5, 6 unterschiedliche Ausführungsformen für Primärspulen. Fig. 5, 6 show different embodiments for the primary coils.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der Kommunikation und der Energieversorgung von Sensoren und Aktoren einer Containerstation dargestellt. Es ist ein eine elektrische oder industrielle Anlage enthaltender Container A zu erkennen, wobei diese Anlage eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren 5.1, 5.2, 5.3. . .5.n (n = beliebige ganze Zahl) oder allgemein 5 aufweist. Die Kommunikation zwischen den Sensoren und Aktoren 5.1, 5.2, 5.3. . .5.n einerseits und einer zentralen Basisstation 4 andererseits erfolgt über Funksignale.In Fig. 1, the basic structure of the communication and the power supply of the sensors and actuators of a container station is illustrated. A container A containing an electrical or industrial system can be seen, this system comprising a large number of sensors and actuators 5.1 , 5.2 , 5.3 . , , 5 .n (n = any integer) or generally 5. Communication between the sensors and actuators 5.1 , 5.2 , 5.3 . , , 5 .n on the one hand and a central base station 4 on the other hand takes place via radio signals.

Zweckmäßig erfolgt die Energieversorgung dieser Sensoren und Aktoren 5.1, 5.2, 5.3. . .5.n ebenfalls drahtlos, wozu mindestens eine mittels eines Oszillator B gespeiste Primärspule C innerhalb des Containers A angeordnet ist. Der Oszillator B speist die mindestens eine Primärspule C mit einer mittelfrequenten Schwingung im Bereich von etwa 15 kHz bis 15 MHz, wodurch ein magnetisches Feld dieser Frequenz erzeugt wird. Wie bereits eingangs angedeutet, würde diese Mittelfrequenz zur Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern führen, deren Wellenlängen größer als 22 m bis 22 km sind und damit größer sind als die Abmessung der eingesetzten Primärspule C, so daß die Primärspule C aufgrund ihrer Abmessungen nicht als Antenne für derartige elek tromagnetische Strahlung wirkt.The energy supply for these sensors and actuators 5.1 , 5.2 , 5.3 is expedient. , , 5 .n also wireless, for which purpose at least one primary coil C fed by means of an oscillator B is arranged inside the container A. The oscillator B feeds the at least one primary coil C with a medium-frequency oscillation in the range from approximately 15 kHz to 15 MHz, as a result of which a magnetic field of this frequency is generated. As already indicated at the beginning, this medium frequency would lead to the emission of electromagnetic fields, the wavelengths of which are greater than 22 m to 22 km and thus larger than the dimension of the primary coil C used, so that the primary coil C is not an antenna for such due to its dimensions Electromagnetic radiation acts.

Gemäß einer in Fig. 1 skizzierten beispielhaften Ausführungsform bestehen die beiden elektrisch parallel am Oszillator B angeschlossenen und horizontal angeordneten Pri märspulen C aus jeweils einer einzigen Windung oder auch aus jeweils mehreren Win dungen, wobei die Sensoren und Aktoren 5 zwischen den sich gegenüberliegenden Primärspulen C angeordnet sind. Zweckmäßig liegt die Primärspule C über einem Kompensationskondensator am Oszillator B, wodurch ein resonanter Betrieb erzielt wird. Zwischen den beiden Primärspulen C tritt ein relativ gleichmäßiges Magnetfeld auf. Von Wichtigkeit ist es dabei, daß sich die Aktoren und Sensoren 5 stets im sich zwischen beiden Primärspulen C ausbildenden magnetischen Feld befinden, so daß über ihre Sekundärwicklungen (siehe auch Fig. 4 mit Beschreibung) eine magnetische Ankopplung wirksam und demzufolge eine Energieeinspeisung in die Sensoren und Aktoren möglich ist.According to an exemplary embodiment outlined in FIG. 1, the two primary coils C, which are electrically connected in parallel to the oscillator B and are arranged horizontally, consist in each case of a single turn or also of several windings in each case, the sensors and actuators 5 being arranged between the opposing primary coils C. are. The primary coil C is expediently located above a compensation capacitor on the oscillator B, as a result of which resonant operation is achieved. A relatively uniform magnetic field occurs between the two primary coils C. It is important that the actuators and sensors 5 are always in the magnetic field forming between the two primary coils C, so that a magnetic coupling is effective via their secondary windings (see also FIG. 4 with description) and consequently an energy feed into the sensors and actuators is possible.

Bei Ausbildung der Primärspule C mit einer einzigen Windung kann diese Windung aus mehreren Wicklungsabschnitt-Flächen zusammengesetzt sein, welche als vollflächige Platten oder grob- oder feinmaschiges Gewebe oder Netz aus einem elektrisch leitfähi gen Material, vorzugsweise einem Metall bestehen. Desgleichen ist es möglich, zumin dest einzelne Wicklungsabschnitt-Flächen durch mehrere Leiter zu bilden, welche elek trisch parallel geschaltet sind. Auch kann eine derartige Wicklungsabschnitt-Fläche von der Stahl-Armierung einer Betonplatte gebildet sein, welche als Seitenwand des Con tainers A fungiert. Desgleichen ist eine Integration von Wicklungsabschnitt-Flächen in Fußboden, Seitenwänden und Decke des Containers A in gleicher Art und Weise reali sierbar. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierzu mit vier Wicklungsabschnitt-Flächen C1, C2, C3, C4, welche durch den Boden, die Decke und zwei Seitenwandungen des Containers A gebildet werden.When the primary coil C is formed with a single turn, this turn can be composed of a plurality of winding section surfaces which consist of full-surface plates or coarse or fine-meshed fabric or mesh made of an electrically conductive material, preferably a metal. Likewise, it is possible to form at least individual winding section surfaces by a plurality of conductors which are electrically connected in parallel. Such a winding section surface can be formed by the steel reinforcement of a concrete slab, which acts as the side wall of the container A. Likewise, an integration of winding section surfaces in the floor, side walls and ceiling of container A can be realized in the same way. Fig. 5 shows an embodiment example of this having four winding section surfaces C1, C2, C3, C4, which are formed by the floor, the ceiling, and two side walls of the container A.

Die Primärspulen C können angeordnet sein, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, es sind jedoch weitere hierzu unterschiedliche Ausführungsformen der Primärspule C rea lisierbar. Bei Einsatz von zwei Primärspulen C können diese auch orthogonal angeord net sein. Des weiteren kann lediglich eine einzige Primärspule C vorgesehen sein, wel che alle Sensoren und Aktoren 5 der Anlage global umfaßt. Alternativ hierzu können auch drei orthogonal zueinander angeordnete Primärspulen C5, C6, C7 vorgesehen sein, was den Vorteil hat, daß ein besonders gleichmäßiges Magnetfeld ohne be stimmte Vorzugsrichtungen produziert wird. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 6 gezeigt.The primary coils C can be arranged, as shown in the drawing, but further different embodiments of the primary coil C can be implemented. If two primary coils C are used, they can also be arranged orthogonally. Furthermore, only a single primary coil C can be provided, which includes all sensors and actuators 5 of the system globally. Alternatively, three orthogonally arranged primary coils C5, C6, C7 can be provided, which has the advantage that a particularly uniform magnetic field is produced without certain preferred directions. Such an embodiment is shown in FIG. 6.

Als Sensoren 5 sind beispielsweise Temperaturmeßsensoren, Druckmeßsensoren, Strommeßsensoren, Spannungsmeßsensoren, Näherungssensoren/Näherungsschal ter, Endschalter, Lichtschranken; optische und kapazitive Sensoren einsetzbar. As sensors 5 are, for example, temperature measurement sensors, pressure measurement sensors, current measurement sensors, voltage measurement sensors, proximity sensors / proximity switches, limit switches, light barriers; optical and capacitive sensors can be used.

Als Aktoren 5 werden beispielsweise mikromechanische, piezoelektrische, elektroche mische, magnetostriktive, elektrostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren eingesetzt.Micromechanical, piezoelectric, electrochemical, magnetostrictive, electrostrictive, electrostatic or electromagnetic actuators are used as actuators 5 , for example.

Bei Realisierung der Containerstation als Schaltanlage werden beispielsweise folgende Sensoren und Aktoren 5 mit drahtloser Kommunikation und drahtloser Energieversor gung eingesetzt: Strommeßsensoren, Spannungsmeßsensoren, Temperaturmeßsen soren, Druckmeßsensoren, Spannungsrelais, Frequenzrelais, Stellungsmelder (für Lei stungsschalter, Trennschalter und Erdungsschalter), Überstromrelais, Überlastrelais, Differentialrelais, Distanzrelais, Wiedereinschaltrelais, Erdschlußrichtungsrelais, Verrie gelungen von Schaltgeräten, Schreiber (für Strom, Spannung, Leistung, Frequenz, Lei stungsfaktor), Zähler (Energiemengen).When implementing the container station as a switchgear, the following sensors and actuators 5 with wireless communication and wireless energy supply are used, for example: current measuring sensors, voltage measuring sensors, temperature measuring sensors, pressure measuring sensors, voltage relays, frequency relays, position indicators (for power switches, disconnectors and earthing switches), overcurrent relays, overload relays, Differential relays, distance relays, reclosing relays, earth fault directional relays, locking of switching devices, recorders (for current, voltage, power, frequency, power factor), counter (amount of energy).

In Fig. 2 ist das Kommunikationssystem der Containerstation dargestellt. Es ist ein Rechner 1 bzw. Prozeßleitsystem bzw. Steuerung/Regelung zu erkennen. Ein an den Rechner 1 angeschlossener Monitor 2 dient zur Visualisierung des Prozeßablaufes bzw. Prozeßzustandes. Eine Bedieneinheit 3 dient zur Bedienung des Rechners 1 und zur direkten Kommunikation mit dem Rechner 1 bzw. mit der Steuerung/Regelung. Unmittelbar an den Rechner 1 ist die Basisstation 4 angeschlossen. Diese Basisstation 4 weist einen Funksender und einen Funkempfänger oder eine kombinierte Sen de/Empfangseinrichtung auf, welche Funksignale (Hochfrequenzsignale) abgibt und empfängt. Es erfolgt eine drahtlose Kommunikation zwischen der Basisstation 4 und der Vielzahl von Sensoren und Aktoren 5.1, 5.2, 5.3. . .5.n, welche der im Container A eingebauten Anlage zugeordnet sind.In Fig. 2 the communication system of the container station is illustrated. A computer 1 or process control system or open-loop / closed-loop control can be seen. A monitor 2 connected to the computer 1 serves to visualize the process flow or process status. An operating unit 3 is used to operate the computer 1 and for direct communication with the computer 1 or with the control system. The base station 4 is connected directly to the computer 1 . This base station 4 has a radio transmitter and a radio receiver or a combined transmitter / receiver device which emits and receives radio signals (high-frequency signals). There is wireless communication between the base station 4 and the plurality of sensors and actuators 5.1 , 5.2 , 5.3 . , , 5 .n, which are assigned to the system installed in container A.

Die drahtlose Kommunikation zwischen der Basisstation 4 und den einzelnen Sensoren und Aktoren 5.1 bis 5.n erfolgt vorzugsweise über 2-Weg Funkverbindungen. Jeder Sensor und Aktor 5 ist hierzu mit einem Funksender 6.1. . .6.n oder allgemein 6 und/oder einem Funkempfänger 7.1. . .7.n oder allgemein 7 oder einer kombinierten Sen de/Empfangseinrichtung ausgestattet, die Funksignale abgibt und empfängt. Beispiels weise geben die Sensoren Sensorsignale (Daten), d. h. Funksignale hinsichtlich des aktuellen Zustandes/Schaltzustandes, der aktuellen Temperatur oder der aktuellen Spannung ab und empfangen Parametersätze über Funk, wie beispielsweise Sensor- Schaltschwellen bzw. Schalthysteresen (bidirektionale Kommunikation).The wireless communication between the base station 4 and the individual sensors and actuators 5.1 to 5 .n preferably takes place via 2-way radio connections. For this purpose, each sensor and actuator 5 is provided with a radio transmitter 6.1 . , , 6 .n or generally 6 and / or a radio receiver 7.1 . , , 7 .n or generally 7 or a combined transmitter / receiver device that emits and receives radio signals. For example, the sensors emit sensor signals (data), ie radio signals with regard to the current state / switching state, the current temperature or the current voltage and receive parameter sets via radio, such as sensor switching thresholds or switching hysteresis (bidirectional communication).

Die Aktoren empfangen Parametersätze und Steuerbefehle zur Ausführung bestimmter Handlungen und geben Rückmeldesignale, d. h. Funksignale hinsichtlich aktueller Ak tor-Informationen, wie die Rückmeldung "gewünschte Handlung erfolgreich/nicht erfolg reich ausgeführt" oder allgemein die Rückmeldung über die aktuelle Aktorstellung an den Rechner 1 ab (bidirektionale Kommunikation). Die Funksignale zu allen Sensoren und/oder Aktoren 5.1. . .5.n bzw. von allen Sensoren und/oder Aktoren werden von der Basisstation 4 als zentraler Sende/Empfangseinrichtung des Prozeßleitsystems der Anlage abgegeben bzw. empfangen.The actuators receive parameter sets and control commands for the execution of certain actions and give feedback signals, ie radio signals regarding current actuator information, such as the feedback "desired action successfully / unsuccessfully carried out" or generally the feedback on the current actuator position to the computer 1 ( bidirectional communication). The radio signals to all sensors and / or actuators 5.1 . , , 5 .n or from all sensors and / or actuators are delivered or received by the base station 4 as the central transmitting / receiving device of the process control system of the system.

In Fig. 3 ist der Aufbau einer Basisstation dargestellt. Die Basisstation 4 weist einen Funksender 8 mit vorgeschaltetem Modulator/Codierer 9 und nachgeschalteter Anten ne 10 zur Abstrahlung modulierter und codierter Signale auf. Der Modulator/Codierer 9 ist mit einer Verarbeitungseinheit 11 (zur Verarbeitung der Kommunikationssignale) verbunden, desgleichen ein Demodulator/Decodierer 13 mit vorgeschaltetem Funk empfänger 12, welcher zweckmäßig an die gleiche Antenne 10 angeschlossen ist, um modulierte und codierte Signale zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit 11 ist an den Rechner 1 angeschlossen.In Fig. 3, the structure of a base station is shown. The base station 4 has a radio transmitter 8 with an upstream modulator / encoder 9 and a downstream antenna ne 10 for emitting modulated and coded signals. The modulator / encoder 9 is connected to a processing unit 11 (for processing the communication signals), likewise a demodulator / decoder 13 with an upstream radio receiver 12 , which is expediently connected to the same antenna 10 in order to receive modulated and coded signals. The processing unit 11 is connected to the computer 1 .

In einer einfacheren, nur zur drahtlosen 1-Weg Kommunikation mit Sensoren geeigne ten Ausführungsform weist die Basisstation 4 einen Funkempfänger 10 auf, während jeder Sensor lediglich mit einem Funksender 6.1. . .6.n versehen ist. Bei dieser Ausfüh rungsform ist es möglich, die erfaßten Sensordaten als drahtlose Sensorsignale an die Basisstation 4 zu übermitteln.In a simpler embodiment suitable only for wireless 1-way communication with sensors, the base station 4 has a radio receiver 10 , while each sensor has only one radio transmitter 6.1 . , , 6 .n is provided. In this embodiment, it is possible to transmit the acquired sensor data to the base station 4 as wireless sensor signals.

In einer einfacheren, nur zur drahtlosen 1-Weg Kommunikation mit Aktoren geeigneten Ausführungsform weist die Basisstation 4 einen Funksender 8 auf, während jeder Aktor lediglich mit einem Funkempfänger 7.1. . .7.n versehen ist. Bei dieser Ausführungsform . ist es möglich, die notwendigen Steuerbefehle und Parametersätze drahtlos an die Ak toren zu übermitteln.In a simpler embodiment, which is only suitable for wireless 1-way communication with actuators, the base station 4 has a radio transmitter 8 , while each actuator only has one radio receiver 7.1 . , , 7 .n is provided. In this embodiment. it is possible to wirelessly transmit the necessary control commands and parameter sets to the actuators.

In Fig. 4 ist der Aufbau eines Sensors oder Aktors dargestellt. Ein Sensor 5 weist einen eine Sensorumgebung detektierenden Sensorkopf 14 inklusive Signalauswertung, ei nen an den Sensorkopf 14 angeschlossenen Modulator/Codierer 15 und den diesem nachgeschalteten Funksender 6 auf. Der zur Funkübertragung von Sensorsignalen dienende Funksender 6 ist an eine Antenne 16 angeschlossen. Diese Antenne 16 dient vorzugsweise gleichzeitig zum Empfang von Parametersätzen über Funk, wie vorgege bene Sensor-Schaltschwellen bzw. Schalthysteresen und ist hierzu mit dem Funkemp fänger 7 verbunden, der an einen Demodulator/Decodierer 17 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Demodulators/Decodierers 17 wird einer Verarbeitungseinheit 18 (inklusive Speicher) zugeleitet, welche wiederum mit dem Sensorkopf 14 in Verbindung steht. Alternativ hierzu weist der Sensorkopf 14 Mittel zur Verarbeitung und Speiche rung der empfangenen Parametersätze auf.In FIG. 4, the construction of a sensor or actuator is illustrated. A sensor 5 has a sensor head 14 which detects a sensor environment including signal evaluation, a modulator / encoder 15 connected to the sensor head 14 and the radio transmitter 6 connected downstream of the latter. The radio transmitter 6 used for radio transmission of sensor signals is connected to an antenna 16 . This antenna 16 is preferably used at the same time for receiving parameter sets via radio, such as pregiven sensor switching thresholds or switching hysteresis, and is connected to the radio receiver 7, which is connected to a demodulator / decoder 17 . The output signal of the demodulator / decoder 17 is fed to a processing unit 18 (including memory), which in turn is connected to the sensor head 14 . Alternatively, the sensor head 14 has means for processing and storing the received parameter sets.

Bei Ausführung als Aktor bezeichnet Ziffer 14 eine Stellungsanzeige und Ziffer 18 das eigentliche Aktorelement, beispielsweise ein Schütz, eine Anzeigeeinheit oder ein Stellglied.When implemented as an actuator, number 14 denotes a position indicator and number 18 the actual actuator element, for example a contactor, a display unit or an actuator.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kommuniziert die zentrale Basisstation 4 mit den Sen soren und Aktoren über Funk, d. h. die Basisstation 4 empfängt einerseits Sensorsi gnale der Sensoren sowie Rückmeldesignale der Aktoren und strahlt andererseits Be fehle an die Aktoren sowie Parametersätze an die Sensoren ab. Zur Trennung der ein zelnen Funkverbindungen untereinander und zur Verhinderung von störenden Interfe renzen zwischen den einzelnen Kommunikationswegen können allgemein bekannte Verfahren der Funktechnik eingesetzt werden (beispielsweise CDMA, Code Division Multiple Access oder TDMA, Time Division Multiple Access).As already mentioned above, the central base station 4 communicates with the sensors and actuators via radio, ie the base station 4 on the one hand receives sensor signals from the sensors and feedback signals from the actuators and on the other hand transmits commands to the actuators and parameter sets to the sensors. To separate the individual radio connections from one another and to prevent interference between the individual communication paths, generally known methods of radio technology can be used (for example CDMA, Code Division Multiple Access or TDMA, Time Division Multiple Access).

Eine Energieversorgung jedes Sensors und/oder Aktors 5 dient zur Versorgung von Sensorkopf bzw. Stellungsanzeige 14, Modulator/Codierer 15, Funksender 6, Funk empfänger 7, Demodulator/Decodierer 17 und Verarbeitungseinheit bzw. Aktorelement 18. Diese Energieversorgung weist mindestens eine Sekundärspule 19 (alternativ zwei Sekundärspulen oder drei orthogonale Sekundärspulen, Aufbau wie unter Fig. 6 zur Primärspule gezeigt) zur Umwandlung der Energie des von der Primärspule C erzeug ten magnetischen Feldes in elektrische Energie auf, des weiteren einen nachgeschal teten Energiewandler bzw. Gleichrichter und einen Energiespeicher, in Fig. 4 mit Ziffer 20 bezeichnet. Zweckmäßig ist ein Kompensationskondensator zwischen Sekundär spule 19 und Energiewandler angeordnet, um derart einen Resonanzbetrieb zu erzie len. Wie bereits vorstehend angedeutet, liegt eine rein magnetische Kopplung gemäß dem Transformatorprinzip (und keine wirksame elektromagnetische Kopplung) zwi schen der Primärspule C und den Sekundärwicklungen 19 der Energieversorgungen von Sensoren und Aktoren vor.A power supply to each sensor and / or actuator 5 serves to supply the sensor head or position indicator 14 , modulator / encoder 15 , radio transmitter 6 , radio receiver 7 , demodulator / decoder 17 and processing unit or actuator element 18 . This energy supply has at least one secondary coil 19 (alternatively two secondary coils or three orthogonal secondary coils, construction as shown in FIG. 6 for the primary coil) for converting the energy of the magnetic field generated by the primary coil C th into electrical energy, and also a downstream energy converter or rectifier and an energy store, designated by numeral 20 in FIG. 4. A compensation capacitor is expediently arranged between the secondary coil 19 and the energy converter in order to achieve resonance operation in this way. As already indicated above, there is a purely magnetic coupling according to the transformer principle (and no effective electromagnetic coupling) between the primary coil C and the secondary windings 19 of the energy supplies for sensors and actuators.

Claims

1. Container station with an industrial or electrical system arranged within a container formed from reinforced concrete or a metal (A) with a plurality of sensors and actuators ( 5 ) which communicate with a central computer or control / regulating or process control system ( 1 ) , characterized by
that a base station ( 4 ) is connected to the computer or control / regulation or process control system ( 1 ), which has a radio transmitter ( 8 ) and a radio receiver ( 12 ),
that at least some of the sensors ( 5 ) are equipped with a radio transmitter ( 6 ) which transmits radio signals containing the sensor information of interest to the base station ( 4 ),
that at least some of the actuators ( 5 ) are permitted with a radio receiver ( 7 ) which receives commands from the base station ( 4 ) and
that at least one primary coil (C) fed by a medium-frequency oscillator (B) is provided within the container (A) for the wireless supply of at least some of the sensors and actuators ( 5 ) with electrical energy,
wherein the sensors and actuators ( 5 ) at least partially each have at least one secondary coil ( 19 ) suitable for absorbing energy from a medium-frequency magnetic field.

2. Container station according to claim 1, characterized in that at least part of the sensors ( 5 ) for receiving parameter sets is equipped with a radio receiver ( 7 ).

3. Container station according to claim 1, characterized in that at least part of the actuators ( 5 ) is equipped with a radio transmitter ( 6 ) for providing feedback.

4. Container station according to at least one of the preceding claims, characterized by the use of combined transmitting / receiving devices.

5. Container station according to claim 1, characterized by a single, the sensors and actuators ( 5 ) global comprehensive primary coil.

6. Container station according to claim 1, characterized by at least two parallel arranged primary coils (C), between which the sen sensors and actuators ( 5 ) are arranged.

7. Container station according to claim 1, characterized by two orthogonal primary coils arranged to each other.

8. Container station according to claim 1, characterized by three orthogonal primary coils arranged to each other (C5, C6, C7).

9. Container station according to at least one of claims 5-8, characterized characterized in that at least one side wall or the floor or the ceiling of the Containers (A) serves as part of the primary coil (C1, C2, C3, C4).

10. Container station according to at least one of claims 5-9, characterized characterized in that the at least one primary winding with a compensation capacitor is connected.

11. Container station according to at least one of claims 5-10, characterized in that the secondary coil ( 19 ) is followed by an energy converter and energy store ( 20 ).

12. Container station according to claim 11, characterized in that a compensation capacitor between the secondary coil ( 19 ) and energy wall ler ( 20 ) is arranged.

13. Container station according to at least one of claims 5-12 characterized by two or three orthogonal secondary coils.