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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Netzwerkvorrichtung für ein kabelgebundenes Datennetz mit einer ersten Netzwerkschnittstelle, wobei die erste Netzwerkschnittstelle zur Übertragung von Daten und zur Aufnahme einer ersten Leistung aus dem Datennetz ausgebildet ist, mit mindestens einer zweiten Netzwerkschnittstelle, wobei die zweite Netzwerkschnittstelle zur Übertragung von Daten und zur Aufnahme einer zweiten Leistung aus dem Datennetz ausgebildet ist, und mit einem Leistungsausgang. Die Erfindung betrifft auch ein Brandmeldesystem mit einer derartigen Netzwerkvorrichtung.
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Brandmeldeanlagen zur Überwachung und somit zum Schutz von ausgedehnten Bereichen, wie zum Beispiel Gebäuden, Lagerhallen, Flughäfen, Bahnhöfen etc. umfassen üblicherweise mindestens eine Brandmeldezentrale sowie eine Mehrzahl von Meldern, wobei die Melder bei dem Vorliegen einer Gefahr ein Gefahrensignal an die Brandmeldezentralen absetzen, sodass diese entsprechende Hilfsmaßnahmen oder Gegenmaßnahmen einleiten können.
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In der Druckschrift
DE 101 27 057 A1 , ist eine derartige Gefahrenmeldezentrale beschrieben. Es ist auch erwähnt, dass mehrere Gefahrenmeldezentralen in einem Master-Slave betreibbar sind, wobei die verschiedenen Gefahrenmeldezentralen untereinander oder zu einem Firmen-LAN (Local Area Network) kommunizieren können. Die Kommunikation zu dem Firmen-LAN erfolgt beispielsweise über einen Ethernet-Anschluss.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Netzwerkvorrichtung für ein kabelgebundenes Datennetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Brandmeldesystem mit mindestens einer derartigen Netzwerkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 offenbart. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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In der allgemeinsten Ausprägung betrifft die Erfindung eine Netzwerkvorrichtung für ein beliebiges kabelgebundenes Datennetz. Die Netzwerkvorrichtung kann beispielsweise als ein Einbaumodul, als ein Standalone-Modul oder als eine Baugruppe ausgebildet sein, welche weitere Module umfassen kann. Insbesondere kann – wie später noch erläutert wird – vorgesehen sein, dass die Netzwerkvorrichtung ein Brandmeldemodul aufweist, so dass die Netzwerkvorrichtung als eine Brandmeldezentrale ausgebildet ist, oder dass die Netzwerkvorrichtung ein Meldermodul, insbesondere ein Brandmeldermodul aufweist, so dass die Netzwerkvorrichtung als ein Brandmelder, insbesondere als ein manueller oder automatischer Brandmelder ausgebildet ist.
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Die Netzwerkvorrichtung ist über mindestens zwei Datenkabel mit einem kabelgebundenen Datennetz koppelbar. Optional weist das Datennetz auch kabelungebundene (wireless) Netzbereiche auf.
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Die Netzwerkvorrichtung umfasst eine erste Netzwerkschnittstelle und mindestens eine zweite Netzwerkschnittstelle. Gegebenenfalls kann die Netzwerkvorrichtung auch mehr als zwei, also insbesondere drei, vier, fünf oder mehr Netzwerkschnittstellen umfassen.
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Die Netzwerkschnittstelle ist insbesondere als eine mechatronische Schnittstelle für eine der Datenkabel ausgebildet und bildet damit eine mechanische und eine elektronische Schnittstelle. Die erste beziehungsweise die zweite Netzwerkschnittstelle ist zum einen zur Übertragung von Daten und zugleich zur Aufnahme einer ersten beziehungsweise zweiten Leistung aus dem Datennetz ausgebildet. Somit werden der ersten Netzwerkschnittstelle über ein erstes Datenkabel erste Daten und eine erste Leistung aus dem Datennetz und der zweiten Netzwerkschnittstelle über ein zweites Datenkabel Daten, vorzugsweise zweite oder andere Daten, und eine zweite Leistung aus dem Datennetz zugeführt. Bei jeder weiteren Netzwerkschnittstelle kann vorgesehen sein, dass diese weitere Daten und weitere Leistungen aus dem Datennetz erhalten.
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Die Netzwerkvorrichtung umfasst ferner einen Leistungsausgang, welcher zur Ausgabe der aus dem Datennetz aufgenommenen Leistung ausgebildet ist. Bei dem Leistungsausgang kann es sich um einen externen Ausgang handeln, welcher beispielsweise als eine Buchse oder ein Versorgungskabel ausgebildet ist. Es kann sich jedoch auch um einen internen Leistungsausgang handeln, der intern in der Netzwerkvorrichtung die Leistung für weitere Module oder Komponenten bereitstellt.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Netzwerkvorrichtung einen Leistungskombinator aufweist, welcher mindestens die erste und die zweite Leistung kombiniert und als kombinierte Leistung an dem Leistungsausgang bereitstellt. In dem einfachsten Fall werden die aufgenommene erste und zweite Leistung parallel geschaltet oder addiert und auf diese Weise als kombinierte Leistung umgesetzt und an dem Leistungsausgang bereitgestellt. Gegebenenfalls können die Leistungen vor der Zusammenführung z.B. hinsichtlich der Spannungen aneinander angeglichen werden. Optional ergänzend kann eine dritte Leistung, eine vierte Leistung und weitere Leistungen einer dritten, vierten Netzwerkschnittstelle etc. ebenfalls durch den Leistungskombinierer an dem Leistungsausgang aufaddiert werden.
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Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass auf eine eigene Spannungsversorgung der Netzwerkvorrichtung verzichtet werden kann, da benötigte Leistung aus dem Datennetz aufgenommen werden kann. Insbesondere bei der Installation von Netzwerkvorrichtungen, bei denen keine gebäudeseitigen Spannungsversorgungen vorhanden oder verfügbar sind, wird die Installation einer derartigen Netzwerkvorrichtung deutlich vereinfacht. Zudem sinkt der Installationsaufwand, da die Netzwerkschnittstellen sowohl die Datenanbindung als auch die Anbindung an die Spannungsversorgung umsetzen.
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Durch das Zusammenführen von mehreren Leistungen aus verschiedenen Datenkabeln können auch höhere Leistungen bereitgestellt werden als diese nur über ein einziges Datenkabel übertragbar sind, so dass ein Leistungsausgang zum Betreiben von Anlagen mit hohem Leistungsverbrauch verfügbar ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Netzwerkschnittstelle und gegebenenfalls weitere Netzwerkschnittstellen als Ethernet-Schnittstellen ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist das Datennetz als ein Ethernet ausgebildet. Bei dem Ethernet kann es sich z.B. um ein 10-MBit/s-Ethernet, ein 100-MBit/s-Ethernet, ein GBit-Ethernet oder ein 10-GBit/s-Ethernet handeln. Durch die Nutzung des Ethernet als Datennetz kann die Netzwerkvorrichtung sehr flexibel aufgestellt werden, da insbesondere in Gebäuden oftmals Ethernet-Datennetze bereits vorhanden sind, die in einfacher Weise eingesetzt werden können ohne einen zusätzlichen Installationsaufwand zu haben.
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In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder die mindestens zweite Netzwerkschnittstellen gegebenenfalls die weiteren Schnittstellen als Buchse für ein Twisted-Pair-Kabel, insbesondere nach der Definition CAP-5, für einen RJ-Stecker, insbesondere RJ45-Stecker, oder für ein Koaxialkabel ausgebildet. Die Nutzung bereits etablierter mechatronischer Schnittstellen vereinfacht die Installation der Netzwerkvorrichtung weiter.
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Es ist möglich, dass die erste und/oder die zweite Leistung über Kontakte der Netzwerkschnittstellen abgenommen werden, die zugleich der Übertragung von Daten zugeordnet sind. Alternativ werden Kontakte der Netzwerkschnittstellen genutzt, die hinsichtlich der Datenübertragung unbenutzt sind. In dem ersten Fall wird die Versorgungsspannung für die Leistung auf die gleichen Kabel wie für die Datenübertragung angelegt. Im anderen Fall weist das Datenkabel und somit die Netzwerkschnittstelle mehr Kabel bzw. Anschlussmöglichkeiten auf, sodass die Übertragung der Daten und die Bereitstellung der Leistung physikalisch getrennt werden können. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Separierung von Leistung und Daten in der Netzwerkvorrichtung.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die mindestens zweite Netzwerkschnittstelle und gegebenenfalls weitere Schnittstellen als PoE-Schnittstellen ausgebildet. PoE (Power over Ethernet) bezeichnet ein Verfahren, mit dem netzwerkfähige Geräte über das Datenkabel mit Strom versorgt werden können. Insbesondere bilden die mindestens zwei Netzwerkschnittstellen Schnittstellen zu Verbrauchern im PoE, also von Powered Devices (PD).
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Bei einer möglichen Weiterbildung sind die mindestens zwei Netzwerkschnittstellen mindestens zwei unterschiedlichen Leistungsklassen des PoEs zugeordnet, sodass beispielsweise eine erste Netzwerkschnittstelle dem IEEE-Standard 802.3af mit einer Leistung bis zu 13 Watt und die andere Netzwerkschnittstelle gemäß dem IEEE-Standard 802.3at mit einer Leistung bis zu 25 Watt zugeordnet ist. In dieser Ausgestaltung kann die Netzwerkvorrichtung auch bei einer heterogenen PoE-Versorgungsstruktur eine erhöhte, kombinierte Leistung zur Verfügung stellen.
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Es ist jedoch mehr bevorzugt, dass die erste und die zweite Netzwerkschnittstelle und optional ergänzend jede weitere Netzwerkschnittstelle der gleichen Leistungsklasse zugeordnet sind und besonders bevorzugt jeweils eine Leistung größer als 20 Watt aufnehmen können. Insbesondere entsprechen die Netzwerkschnittstellen dem IEEE-Standard 802.3at mit einer Leistung von bis zu 25 Watt. In dieser Konfiguration ist die kombinierte Leistung in Bezug auf die Anzahl der Netzwerkschnittstellen bei Nutzung von standardisierten PoE-Versorgungsstrukturen der Netzwerkvorrichtung maximiert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Netzwerkvorrichtung als eine Brandmeldezentrale ausgebildet, wobei die Netzwerkvorrichtung z.B. ein Brandmeldemodul umfasst. Insbesondere ist die Brandmeldezentrale ausgebildet, Meldesignale von den Meldern aufzunehmen, auszuwerten und gegen- und/oder Hilfsmaßnahmen einzuleiten. In dieser Ausführungsform umfasst die Netzwerkvorrichtung bzw. die Brandmeldezentrale zum einen Schnittstellen zur Kopplung mit Brandmeldern und/oder Signaleinrichtungen und zum anderen Schnittstellen zur Kopplung mit anderen Brandmeldezentralen oder dem Internet, wobei mindestens eine der Schnittstellen als die erste und mindestens eine der Schnittstellen als die zweite Netzwerkschnittstelle ausgebildet ist. Insbesondere ist der einzige Leistungseingang zur Energieversorgung der Brandmeldezentrale bzw. des Brandmeldemoduls mit dem Leistungsausgang gekoppelt, sodass die Brandmeldezentrale bzw. das Brandmeldemodul ausschließlich durch den Leistungsausgang mit Energie versorgt wird.
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Dieses Anwendungsgebiet der Netzwerkvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da aufgrund von Redundanzanforderungen zur Ankopplung von Brandmeldezentralen ohnehin oftmals mehrere Netzwerkschnittstellen verwendet werden. Vorteilhaft ist hier besonders, dass die Brandmeldezentrale an einer beliebigen Position angeordnet sein kann, solange mindestens zwei Datenkabel zur Versorgung der Brandmeldezentrale mit Daten und Leistung vorhanden sind.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Brandmeldesystem mit einer Mehrzahl von Brandmeldern und/oder Signaleinrichtungen zur Ausgabe eines Alarmsignals sowie mindestens einer Brandmeldezentrale, wobei die Brandmeldezentrale mit mindestens einem der Brandmelder und/oder mindestens einer der Signaleinrichtungen und/oder anderen Brandmeldezentralen oder dem Internet über ein kabelgebundenes Datennetz verbunden ist, wobei die Brandmeldezentrale und/oder mindestens einer der Brandmelder und/oder mindestens eine der Signaleinrichtungen als eine Netzwerkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine weitere Brandmeldezentrale und/oder mindestens einer der Brandmelder und/oder mindestens eine der Signaleinrichtungen eine Leistung in das kabelgebundene Datennetz einspeist. Insbesondere ist die einspeisende Komponente als ein Midspan oder als ein Endspan ausgebildet. Insbesondere in der letzten Ausgestaltung ist es möglich, ein Brandmeldesystem mit einem geringen Installations-, insbesondere Verkabelungsaufwand zu montieren, da ein Ethernet meist bereits vorhanden ist und die Einspeisung der Leistung über Komponenten des Brandmeldesystems umgesetzt werden können. Alternativ hierzu erfolgt die Einspeisung der Leistung über Leistungsinjektoren, Hubs oder Switches.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Netzwerkschnittstelle als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Netzwerkvorrichtung ausgebildet als Brandmeldezentrale als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine mögliche Architektur eines Brandmeldesystems als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung eine Netzwerkvorrichtung 1, welche für ein kabelgebundenes Datennetzwerk 2 ausgebildet ist.
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Die Netzwerkvorrichtung 1 weist in diesem Beispiel drei Netzwerkschnittstellen 3a, b, x auf, wobei die Anzahl nur symbolhaft zu verstehen ist: So kann die Netzwerkvorrichtung 1 genau zwei Netzwerkschnittstellen 3a, b oder eine beliebige Anzahl von x-Netzwerkschnittstellen aufweisen.
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Das Datennetz 2 beziehungsweise die Netzwerkschnittstellen 3a, b, x sind gemäß dem Ethernet-Standard ausgebildet. Zwischen dem Datennetz 2 und den Netzwerkschnittstellen 3a, b, x verlaufen Datenkabel 4a, b, x, über die die Netzwerkvorrichtung 1 mehrfach und damit redundant mit dem Datennetz 2 verbunden ist.
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Die Datenkabel 4a, b, x sind als Ethernet-Kabel beispielsweise in einer RJ-Bauweise, als Twisted-Pair-Kabel oder als Koaxialkabel ausgebildet. Auf den Datenkabeln 4a, b, x wird neben den Daten, welche gemäß dem Ethernet-Protokoll übermittelt werden, auch eine Leistung übertragen, wobei diese Übertragung der Leistung über Datenkabel 4a, b, x auch als PoE-Power over Ethernet bekannt ist.
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In dem Datennetz 2 sind Leistungsversorger (nicht dargestellt) angeordnet, die die Datenkabel 4a, b, x mit der entsprechenden Leistung beaufschlagen. Hierbei kann es sich um Endspan oder Midspan Einrichtungen handeln.
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Ausgehend von den Netzwerkschnittstellen 3a, b, x werden die über die Datenkabel 4a, b, x empfangenen Signale jeweils an einen PoE-Konverter 5a, b, x übertragen, welche die Signale aus den Datenkabeln 4a, b, x in einen Datenstrom und in eine Leistung teilt. So wird beispielsweise das Signal des Datenkabels 4a von dem PoE-Konverter 5a in einen Datenstrom Da und eine Leistung Pa unterteilt. In gleicher Weise werden die Signale von dem Datenkabel 4b, 4x in Daten Db beziehungsweise Dx und Leistungen Pb und Px unterteilt.
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Die Leistungen von den Datenkabeln 4a, b, x werden in einem Leistungskombinator 6 zusammengeführt und addiert und an einem Leistungsausgang 7 als kombinierte Leistung Pk ausgegeben. Bis auf ungewollte Verluste gilt: Pk = Pa + Pb + ...Px.
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Erfolgt die Zuführung der Leistungen über die Datenkabel 4a, b, x gemäß dem IEEE-Standard 802.3at, so werden in jedem Datenkabel ca. 25 Watt, im Allgemeinen jedoch mehr als 20 Watt und weniger als 30 Watt zugeführt. Als kombinierte Leistung Pk liegen am Leistungsausgang bei drei Netzwerkschnittstellen 3a, b, x dann ca. 75 Watt beziehungsweise mindestens 60 Watt vor. Durch die Nutzung von mehreren, zueinander redundanten Datenkabeln 4a, b, x mit PoE-Anbindung ist es somit möglich, der Netzwerkvorrichtung 1 einen Leistungsausgang 7 bereitzustellen, welcher auch Leistungsverbraucher mit hohem Leistungsverbrauch versorgen kann. Somit ist es mit der Netzwerkvorrichtung 1 möglich, in bereits vorhandenen Ethernet-Datennetzen 2 sehr flexibel auch Module mit hohem Leistungsverbrauch einzusetzen, ohne jedoch eine zusätzliche Spannungsversorgung für die Netzwerkvorrichtung 1 beziehungsweise das angeschlossene Modul zu benötigen.
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Die 2 zeigt in gleicher Darstellung wie die 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Netzwerkvorrichtung 1, welches jedoch in diesem Beispiel als eine Brandmeldezentrale ausgebildet ist. In Ergänzung zu der vorhergehenden Blockdarstellung weist die Netzwerkvorrichtung 1 in der 2 ein Brandmeldemodul 8 auf, welches einen Leistungseingang 9 umfasst, der mit dem Leistungsausgang 7 gekoppelt ist, sodass das Brandmeldemodul 8 ausschließlich über den Leistungskombinator 6 versorgt ist. Die Netzwerkvorrichtung 1 in der 2 weist genau drei Netzwerkschnittstellen 3a, b, c auf. Zudem sind Dateneingänge 10a, b, c mit den Datenausgängen Da, Db, Dc gekoppelt, sodass das Brandmeldemodul 8 signaltechnisch mit den Netzwerkschnittstellen 3a, b, c verbunden ist.
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Des weiteren umfasst die Netzwerkvorrichtung 1 in der 2 eine LSN-Schnittstelle 11, welche mit einem LSN-Netzwerk 12 (local security network) gekoppelt ist, an das mehrere Melder 13 und Signaleinrichtungen 14 angekoppelt sind.
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Das LSN-Netzwerk 12 verbindet signaltechnisch die Melder 13 und die Signaleinrichtung 14 über die LSN-Schnittstelle 11 mit dem Brandmeldemodul 8. Im Betrieb können Signale von den Meldern 13 über die LSN-Schnittstelle 11 an das Brandmeldemodul 8 gesandt beziehungsweise Signale von dem Brandmeldemodul 8 an die Signaleinrichtungen 14, wie zum Beispiel Sirenen oder Warnleuchten, übermittelt werden. Mit der Netzwerkvorrichtung 1 ist es somit möglich, Signale von beziehungsweise zu den Meldern 13 auszutauschen, diese in dem Brandmeldemodul 8 auszuwerten und gegebenenfalls auf eine Gefahrensituation zu schließen. In diesem Fall kann das Brandmeldemodul 8 über die LSN-Schnittstelle 11 die Signaleinrichtungen 14 aktivieren und Warnmaßnahmen ergreifen. Zudem kann das Brandmeldemodul 8 über die Netzwerkschnittstellen 3a, b, c mit anderen Brandmeldemodulen oder anderen Brandmeldezentralen kommunizieren und den Alarmfall weitergeben.
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Es ist zu unterstreichen, dass diese multifunktionelle Netzwerkvorrichtung 1 unabhängig von einer externen Spannungsversorgung an jeder beliebigen Position installiert werden kann, soweit mindestens zwei Datenkabel 4a, b, c mit einer Leistungsbelegung zur Versorgung mit Energie vorhanden sind.
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Die 3 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Brandmeldesystems 15, welche eine Netzwerkvorrichtung 1 mit einem Brandmeldemodul 8 gemäß der 2 sowie weitere Brandmeldezentralen 16a, b, c umfasst. Die Netzwerkvorrichtung 1 ist wie in der vorherigen Figur mit einem LSN-Netzwerk 12 signaltechnisch gekoppelt. Die weiteren Brandmeldezentralen 16a, b, c weisen jeweils ebenso mindestens eine LSN-Schnittstelle 11 auf, die mit einem LSN-Netzwerk 12 gekoppelt ist. Jeder der Brandmeldezentralen 16a, b, c umfasst zwei Datennetzschnittstellen 17, wobei jede der Brandmeldezentralen 16a, b, c mit der Netzwerkvorrichtung 1 und mit mindestens einer anderen Brandmeldezentrale 16a, b, c gekoppelt ist. Im Gegensatz zu der Netzwerkvorrichtung 1 sind die Brandmeldezentralen 16a, b, c jedoch als Energieversorger (Power Sourcing Eqipment, PSE) ausgebildet und versorgen die Datenkabel 4a, b, c mit den Leistungen Pa, Pb, Pc.
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Die Netzwerkvorrichtung 1 ist dagegen als ein Energieverbraucher (Powered Device, PD) ausgebildet, der die Leistung Pa, b, c aufnimmt und als kombinierte Leistung Pk zur Versorgung des Brandmeldemoduls 8 verwendet. Die Datenkabel 4a, b, c sind redundant ausgebildet, so dass bei einer Unterbrechung von einem Datenkabel 4a, b, c die Kommunikation der Netzwerkvorrichtung 1 mit den anderen Brandmeldezentralen 16a, b, c über mindestens ein anderes Datenkabel 4a, b, c weitergeführt werden könnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE-Standard 802.3af [0017]
- IEEE-Standard 802.3at [0017]
- IEEE-Standard 802.3at [0018]
- IEEE-Standard 802.3at [0034]
