DE102015120248A1 - Funksensor und Verfahren zum Übertragen von Sensordaten eines Funksensors - Google Patents

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    • H04QSELECTING
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Abstract

Verfahren zum Übertragen von Sensordaten von einem Funksensor (10) zu einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen (20a, b, c), umfassend die folgenden Schritte: a) Senden einer nicht-empfängerspezifischen Nachricht als ein Funksignal durch den Funksensor (10); b) Empfangen der nicht-empfängerspezifischen Nachricht von mindestens einer der Basisstationen (20a, b, c) und aussenden einer Empfangsbestätigung, die mindestens eine Identifikationsnummer der sendenden Basisstation (20a, b, c) umfasst; c) Empfangen mindestens einer der Empfangsbestätigungen von dem Funksensor (10) und erfassen der jeweiligen mitübermittelten Identifikationsnummer (ID20a, ID20b, ID20c) der sendenden Basisstation (20a, b, c) sowie einer Empfangssignalstärke des empfangenen Signals der Empfangsbestätigung; d) Senden einer die Sensordaten umfassenden empfängerspezifischen Nachricht mit Adressat durch den Funksensor (10), wobei der Adressat aus der Menge der im Schritt c) anhand der Identifikationsnummern (ID20a, ID20b, ID20c) spezifizierten Basisstationen (20a, b, c) abhängig von der Empfangsstärke ausgewählt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Funksensor sowie ein System aus einem Funksensor und einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Sensordaten von einem Funksensor zu einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Funksensor sowie ein System aus einem Funksensor und einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen.
  • Funksensoren werden in industriellen Automatisierungs- und Steuerungsanlagen verwendet, um Messwerte an schlecht zugänglichen oder nur aufwändig zu verdrahtenden Stellen zu erfassen. Funksensoren arbeiten kabellos, indem sie erfasste Sensordaten zu Basisstationen senden, von wo aus sie über eine Netzwerkverbindung einem auswertenden Gerät, beispielsweise einem Steuerrechner der Automatisierungsanlage, weitergeleitet werden. Zur Erhöhung der Übertragungssicherheit sind mindestens zwei Basisstationen vorgesehen, so dass bei Störung der Kommunikation zu einer der Basisstationen das vom Funksensor abgestrahlte Signal dennoch erfasst werden kann.
  • Um unabhängig von einer Verkabelung zu sein, werden die genannten Funksensoren üblicherweise entweder über einen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, mit Betriebsstrom versorgt oder generieren ihren Betriebsstrom selbst, z.B. durch Solarzellen oder Generatoren, die aus einer erfassten Bewegung auch den Betriebsstrom erzeugen („Energy Harvesting“).
  • Der Betrieb über Energiespeicher oder mittels selbst erzeugter Energie bedingt die Verwendung von möglichst energieeffizienten Kommunikationsverfahren. Zur Energieeinsparung senden die Funksensoren beispielsweise in der Regeln nur ereignisgesteuert, d.h. dass nur bei einer Veränderung von Messwerten die neuen Sensordaten ausgegeben werden. Ein häufig eingesetzter Typ eines Funksensors ist ein Funkschalter, der jeweils bei einer Änderung der Schalterstellung diese als Sensordaten ausgibt. Um auch bei seltenen Sendeereignissen eine Information über den Zustand des Funksensors zu erhalten, kann zudem vorgesehen sein, dass der Funksensor in regelmäßigen Zeitabständen zumindest kurze Nachrichten aussendet, anhand derer die korrekte Funktion des Funksensors überprüft werden kann (sogenannte „Alive“-Signale).
  • Um den Einrichtungsaufwand eines Funksensors zu minimieren und die übertragene Datenmenge möglichst klein zu halten, geben bekannte Funksensoren ihre Signale üblicherweise in einem sogenannten „Broadcast“-Modus ab. Dabei ist kein spezieller Empfänger (Adressat) in einer Nachricht spezifiziert. Die Funksensoren senden stattdessen ihre Nachrichten nicht-empfängerspezifisch und richten sie damit an alle Empfänger. Die Funksensoren erwarten dann von einer Basisstation, die die Nachricht empfangen hat, ein Rückmeldesignal, das den erfolgten Empfang quittiert. Wird kein Rückmeldesignal erhalten, wiederholt der Funksensor seine Nachricht.
  • Dieses Verfahren ist insbesondere auf Seiten des Funksensors einfach umzusetzen, führt allerdings zu einem hohen Datenverkehr sowohl im Funkraum, als auch innerhalb des die Basisstationen verbindenden Netzwerks, wenn eine Mehrzahl von Basisstationen vorhanden ist und mehrere Basisstationen das Funksignal empfangen, quittieren und weiterleiten.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das beim ebenfalls geringem Energieaufwand bei dem Funksensor Sensordaten an die Anordnung der Basisstationen sicher übermittelt, ohne einen unnötig großen Datenverkehr im Funkraum und auf dem weiterleitenden Netzwerk zu erzeugen. Das Verfahren soll weiterhin, insbesondere auf Seiten des Funksensors, ohne manuellen Konfigurationsaufwand bei unterschiedlichen und auch wechselnden Anordnungen der Basisstationen funktionsfähig sein. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Funksensor sowie ein System mit mindestens einem Funksensor und einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen zu schaffen, die zur Durchführung des genannten Verfahrens geeignet sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, einen Funksensor sowie ein System aus mindestens einem Funksensor und einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art umfasst die folgenden Schritte: Es wird eine nicht-empfängerspezifische Nachricht als ein Funksignal vom Funksensor ausgesendet. Die nicht-empfängerspezifische Nachricht wird von mindestens einer der Basisstationen empfangen, die daraufhin eine Empfangsbestätigung aussendet, die mindestens eine Identifikationsnummer der Basisstation umfasst. In einem nächsten Schritt werden eine (oder mehrere) dieser Empfangsbestätigungen von dem Funksensor empfangen und es wird die jeweilige mitübermittelte Identifikationsnummer der sendenden Basisstation sowie eine Empfangssignalstärke des empfangenen Signals der Empfangsbestätigung erfasst. Zur Übertragung von Sensordaten wird nachfolgend eine die Sensordaten umfassende empfängerspezifische Nachricht mit Adressat von dem Funksensor ausgesendet, wobei der Adressat aus der Menge der im vorangehenden Schritt anhand der Identifikationsnummern spezifizierten Basisstationen abhängig von der Empfangsstärke ausgewählt wird.
  • Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren somit zunächst eine nicht-empfängerspezifische Nachricht (Broadcast-Nachricht) verwendet, um dann anhand der Empfangsbestätigungen der verschiedenen Basisstationen eine am besten geeignete Basisstation als Adressat für nachfolgend zu übertragene Sensordaten auszuwählen. Bevorzugt wird diejenige Basisstation als Adressat ausgewählt, deren Empfangsbestätigung im zurückliegenden Schritt die größte Empfangssignalstärke aufwies.
  • Anders als aus dem Stand der Technik bekannt, bei dem jede Übertragung von Sensordaten über eine Broadcast-Nachricht erfolgt, wird vorliegend die Broadcast-Nachricht nur einmal abgesetzt, woraufhin nachfolgende Übertragungen von Sensordaten sich nur an eine der Basisstationen richten. Dadurch werden Antwortnachrichten mehrerer Basisstationen und damit unnötiger Datenverkehr verhindert.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren die folgenden weiteren Schritte: Es wird eine weitere Empfangsbestätigung durch die als Adressat spezifizierte Basisstation gesendet, wenn diese die empfängerspezifische Nachricht empfangen hat. Von dem Funksensor wird ermittelt, ob innerhalb eines vorgegebenen Wartezeitraums nach dem Senden der empfängerspezifischen Nachricht eine derartige weitere Bestätigung empfangen wurde. Falls nach Ablauf der Wartezeit keine weitere Empfangsbestätigung empfangen wurde, wiederholt der Funksensor das Senden der empfängerspezifischen Nachricht, jedoch mit einem anderen Adressaten, der ebenfalls aus der Menge der Basisstationen ausgewählt ist, deren Empfangsbestätigung zu der nicht-empfängerspezifischen Nachricht erfasst wurde.
  • In dieser Ausgestaltung werden die Sensordaten erneut gesendet, falls sie entweder von der zunächst anvisierten Basisstation nicht empfangen wurden oder deren Empfangsbestätigung nicht vom Funksensor empfangen werden konnte. Durch das Wiederholen der Sendung wird die Übertragungssicherheit erhöht. Das genannte Verfahren kann solange mit weiteren adressierten Basisstationen wiederholt werden, bis eine der Basisstationen entweder den erfolgreichen Erhalt der Sensordaten oder bis alle Basisstationen aus der Menge der Basisstationen, deren Empfangsbestätigung zu der nicht-empfängerspezifischen Nachricht empfangen wurde, durchprobiert wurden. Falls keine der ausgesendeten empfängerspezifischen Funksignale von einer der Basisstationen beantwortet wurde, ist bevorzugt vorgesehen, das Verfahren erneut mit dem Aussenden einer nicht-empfängerspezifischen Nachricht zu beginnen. Die Basisstationen werden dabei bevorzugt in der Reihenfolge abnehmender Signalstärke der zuvor empfangenen Empfangsbestätigung adressiert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden auch mit der nicht-empfängerspezifischen Nachricht Sensordaten von dem Funksensor ausgesendet. Auf diese Weise dient die Broadcast-Nachricht nicht nur der Ermittlung der Adressaten und ihrer Reihenfolge für eine nächste Nachricht, sondern gleichzeitig der Datenübermittlung, wodurch eine unmittelbar nachfolgende empfängerspezifische Nachricht unterbleiben kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, die Wartezeit, die vom Funksensor auf die Empfangsbestätigung gewartet wird, bei wiederholtem Senden der empfängerspezifischen Nachricht sukzessive zu erhöhen. Empfangsstörungen in funkbasierten Systemen sind häufig zeitlich begrenzt, beispielsweise wenn sie durch koinzident gesendete und interferierende Signale hervorgerufen sind. Da die störenden Signale in der Regel zeitlich limitiert sind, steigt nach Ablauf einer Wartezeit die Wahrscheinlichkeit, dass ein nachfolgendes Signal erfolgreich übermittelt wird.
  • Ein erfindungsgemäßer Funksensor und ein erfindungsgemäßes System sind zur Durchführung eines derartigen Verfahrens eingerichtet. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Systems mit einem Funksensor und einer Anordnung mehrerer Basisstationen;
  • 2 ein Interaktionsdiagramm eines Verfahrens zur Übertragung von Sensordaten; und
  • 3 ein Interaktionsdiagramm eines erweiterten Verfahrens zur Übertragung von Sensordaten.
  • 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein System aus einem Funksensor 10 sowie einer Anordnung mehrerer Basisstationen 20a, 20b, 20c, die mit einer gemeinsame Auswertestation 30 verbunden sind.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Funksensor 10 ein Funkschalter, der mechanisch über einen Betätiger 11 betätigt wird. Der Betätigungszustand des Betätigers 11 stellt in diesem Beispiel die Sensordaten dar, die von dem Funksensor 10 ausgewertet und über ein integriertes Sende- und Empfangsmodul 12, nachfolgend auch Transceiver 12 genannt, kommuniziert werden. Es versteht sich, dass die nachfolgend dargestellten Prinzipien, die die Übertragung der Sensordaten betreffen, auch auf andere Typen von Funksensoren übertragen werden können, die der Erfassung bzw. der Messung anderer Parameter als dem Betätigungszustand des hier gezeigten Betätigers 11 betreffen. Beispielsweise können Funksensoren zur Messung von Temperaturen oder Drücken ausgebildet sein.
  • Funksensoren 10 wie der dargestellte Funkschalter können beispielsweise in einem Lagersystem verwendet werden. Dabei ist jedem Regalschacht, der automatisch mit einem Lagercontainer bestückt wird bzw. dessen Container automatisch entnommen wird, ein derartiger Funkschalter zugeordnet, der damit den Beladungszustand des Regalschachts mit einem Lagercontainer erfasst. In großen Lagersystemen kann somit eine Vielzahl derartiger Funksensoren 10 angeordnet sein, deren Verkabelung einen hohen Installations- und Materialaufwand zur Folge hätte. Damit das System wartungsfrei über einen langen Zeitraum betriebsbereit ist, sind die Funksensoren 10 in einem möglichst langen Wartungsintervall energieautark, was entweder über einen Energiespeicher (z.B. Batterie, wiederaufladbare Batterie) oder über eine lokale Energiegewinnung (z.B. Solarzelle, Piezo-Element zur Energiegewinnung aus Bewegung des Betätigers 11) oder eine Kombination dieser Elemente sichergestellt wird. Wegen der nur begrenzt verfügbaren Energie ist es wichtig, Betriebsverfahren für den Funksensor 10 möglichst energieeffizient auszugestalten, ohne dass darunter die Zuverlässigkeit der Übertragung der Sensordaten leidet.
  • Bei dem System der 1 werden die vom Funksensor 10 abgesetzten Funksignale von den Basisstationen 20a, b, c, empfangen. Wenn in Rahmen dieser Anmeldung die Basisstationen oder ihre Komponenten ohne Buchstabenzusatz ihres Bezugszeichen referenziert werden, wird auf entweder die Gesamtheit der Basisstationen 20a, b, c Bezug genommen, oder auf eine nicht näher spezifizierte dieser Basisstationen 20a, b, c.
  • Die im Beispiel dargestellt Anzahl von drei Basisstationen 20 ist lediglich beispielhaft. In größeren Industrieanlagen kann auch eine größere Anzahl von Basisstationen 20 vorhanden sein. Anmeldungsgemäß sind zumindest zwei Basisstationen 20 vorgesehen, um das anmeldungsgemäße Datenübertragungsverfahren durchführen zu können. Es versteht sich zudem, dass üblicherweise eine Mehr- oder Vielzahl von Funkschaltern 10 in einem System vorhanden ist, von denen der Übersichtlichkeit halber in 1 nur ein einzelner dargestellt ist.
  • Jeder der Basisstationen 20 weist einen Netzwerkanschluss 21 auf, mit dem die Basisstation über ein Netzwerk 31 mit der Auswertestation 30 verbunden ist. Die Auswertestation 30 wird nachfolgend auch als Master 30 bezeichnet. Das Netzwerk 31 kann ein drahtgebundenes Netzwerk, beispielsweise gemäß dem Ethernet-Standard sein oder auch ein drahtloses Netzwerk, beispielsweise ein WLAN (Wireless Local Area Network). Der Master 30 kann eine speziell zur Auswertung von Informationen der Basisstation 20 angeordnete Komponente im Netzwerk 31 sein, oder aber in andere Komponenten des Systems integriert sein. Beispielsweise kann der Master 30 in eine der Basisstationen 20 integriert sein, wobei diese Basisstation 20 zusätzlich die Funktion des Masters 30 übernimmt. Der Master 30 kann alternativ auch Teil eines Steuerungsrechners einer industriellen Automatisierungsanlage sein.
  • Jede Basisstation 20 umfasst weiterhin ein Sende- und Empfangsmodul 22 (Transceiver 22), das gemäß dem gleichen Funk-Standard ausgebildet ist wie das Sende- und Empfangsmodul 12 des Funksensors 10. Funksensor 10 und Basisstation 20 kommunizieren über Funksignale und die entsprechenden Transceiver 12, 22 miteinander. Die Übertragung kann beispielsweise in einem der zur Übertragung industrieller Informationen freigegebenen Frequenzband erfolgen, beispielsweise in Europa in dem 868 MHz ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical Band).
  • Ausführungsbeispiele anmeldungsgemäßer Verfahren zum Übertragen von Sensordaten eines Funksensors zu einer Anordnung von mindestens zwei Basisstation werden nachfolgend im Zusammenhang mit den 2 und 3 näher erläutert. Die Verfahren werden beispielhaft anhand des in 1 gezeigten Aufbaus unter Verwendung der in diesem Zusammenhang eingeführten Bezugszeichen beschrieben.
  • 2 zeigt die bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Übertragen von Sensordaten ablaufende Funkkommunikation anhand eines Interaktionsdiagramms. Der Aufbau von übermittelten Nachrichten ist in der 2 jeweils an dem Übertragungspfeil wiedergegeben. Jede Nachricht umfasst die Senderidentifikation, optional einen Adressaten und einen Inhalt.
  • Zunächst wird in einem Schritt a) von dem Funksensor 10 eine nicht-empfängerspezifische Funknachricht ausgesendet. Die Funknachricht umfasst bevorzugt eine Identifikationsnummer ID10 des Funksensors 10, um diesen von anderen Funksensoren des Systems unterscheiden zu können. Die Tatsache, dass die Funknachricht nicht empfängerspezifisch ist, drückt sich bei der im Schritt a) gesendeten Nachricht darin aus, dass kein Adressat in der Nachricht angegeben ist. Für eine solche nicht-empfängerspezifische Funknachricht ist auch die Bezeichnung Broadcast-Nachricht gebräuchlich. Zusätzlich werden in diesem Ausführungsbeispiel die Sensordaten (in der Figur als „Daten“ abgekürzt) übermittelt.
  • In einem Schritt b) wird die Nachricht von hier beispielhaft drei Basisstationen 20a, 20b, 20c empfangen. Im Diagramm der 2 ist der Funksensor 10 auf der linken Seite und die Basisstationen 20 sind auf der rechten Seite des Diagramms dargestellt. Die Basisstationen 20, die die Nachricht empfangen haben (beispielhaft hier alle drei), antworten ihrerseits mit dem Absetzen einer Empfangsbestätigung mit dem Nachrichteninhalt „ok“, die eine jeweilige Identifikationsnummer ID20a, ID20b bzw. ID20c der entsprechenden Basisstation 20 zur Senderidentifikation umfasst. Zudem wird die Identifikationsnummer ID10 des Funksensors 10 als Adressat angegeben.
  • Beim Aussenden der Empfangsbestätigung können Mechanismen zur Verhinderung der Überlagerung der ausgesendeten Funksignale (Kollisionsverhinderung) vorgesehen sein. Beispielsweise kann jeder Basisstation 20 eine individuelle Zeitverzögerung zugeordnet sein, mit der die Antwortsignale ausgehend vom Zeitpunkt des Empfangs des Funksignals des Funksensors 10 beantwortet werden. Alternativ sind Verfahren möglich, bei denen der Antwortzeitpunkt einer jeden Basisstation 20 über die Netzwerkschnittstelle 21 und das Netzwerk 31 untereinander ausgehandelt wird.
  • In einem nächsten Schritt c) empfängt der Funksensor 10 die Empfangsbestätigungen und erfasst die übermittelten Identifikationsnummern ID20a, ID20b, ID20c. Zudem wird die Signalstärke des Signals jeder der Empfangsbestätigungen beim Empfang in Schritt c) bestimmt und zusammen mit dem Identifikationsnummern ID20a, ID20b, ID20c im Funksensor 10 abgespeichert. Die Signalstärke wird beispielsweise von dem Transceiver 12 des Funksensors 10 gemessen und kann von einem den Funksensor 10 steuerenden Mikrocontroller abgefragt und abgespeichert werden.
  • Nach dem Verstreifen einer Wartezeit, innerhalb derer alle Basisstationen geantwortet haben müssten, wird in einem Speicher des Funksensors 10 eine Liste aufgebaut, in der die Identifikationsnummern ID20a, ID20b, ID20c der Basisstationen 20 von denen ein Antwortsignal empfangen wurde, aufgeführt sind. Innerhalb der Liste werden die Identifikationsnummern ID20a, ID20b, ID20c in der Reihenfolge absteigender Empfangssignalstärke sortiert. Beispielhaft wird für das Nachfolgende angenommen, dass die Empfangsbestätigung der Basisstation 20a die größte und die der Basisstation 20c die kleinste Signalstärke aufweist.
  • Von dem Funksensor 10 werden Sensordaten üblicherweise ereignisgesteuert ausgegeben, zum Beispiel bei jeder Änderung des Betätigungszustandes des Betätigers 11. Zusätzlich kann vorgesehen sein, eine Nachricht dann abzugeben, wenn der zeitliche Abstand zweiter Betätigungen einen vorgegebenen Zeitabstand überschreitet (Alive-Signal).
  • Wenn die Ausgabe von Sensordaten ansteht, sei es aufgrund einer Zustandsänderung des Betätigers 11 oder zeitgesteuert, wird in einem nächsten Schritt d) eine empfängerspezifische Nachricht vom Funksensor 10 gesendet, die die Sensordaten, beispielsweise den Schaltzustand, umfasst. Als Adressat der empfängerspezifischen Nachricht wird die Identifikationsnummer – hier ID20a – derjenigen Basisstation 20 eingetragen, die sich an erster Stelle in der zuvor aufgebauten Liste befindet. Die empfängerspezifische Nachricht richtet sich somit an die Basisstation 20, deren Empfangsbestätigung zuvor mit der größten Signalstärke von dem Funksensor 10 empfangen wurde. Diesem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Übertragungsqualität der Funkstrecke zwischen dem Funksensor 10 und jeder der Basisstationen 20 in erster Näherung richtungsunabhängig ist. Weiter liegt die Annahme zugrunde, dass alle Basisstationen 20 gleiche Sendeleistungen aufweisen. Nur in dem Fall ist der Rückschluss von der empfangenden Signalstärke auf die Qualität der Übertragungsstrecke gerechtfertigt.
  • Es versteht sich, dass die beschriebene Liste als Datenstruktur beispielhaft ist. Die genannten Informationen können auch in einer anderen Datenstruktur als einer Liste innerhalb des Funksensors 10 gespeichert werden.
  • Falls in dem System Basisstationen 20 mit unterschiedlicher Sendestärke verwendet werden, ist eine Anpassung des Verfahrens dahingehend möglich, dass bei Übertragung der Empfangsbestätigungen im Schritt b) zusätzlich zu den Identifikationsnummern der Basisstationen 20 auch deren Sendeleistung mit übertragen wird. Die Sendeleistung ermöglicht eine Skalierung der Signalstärken der empfangenen Signale und damit einen Rückschluss auf die Qualität der Übertragungsstrecke.
  • In einem nächsten Schritt e) empfangen die Basisstationen 20 die empfängerspezifische Nachricht. Nicht adressierte Basisstationen 20, hier die Basisstation 20b und 20c ignorieren diese Nachricht. Die adressierte Basisstation 20, im Beispiel die Basisstation 20a, reagiert mit einer weiteren Empfangsbestätigung, die zurück an den Funksensor 10 geschickt wird. Gleichzeitig leitet die adressierte Basisstation 20a die empfangenen Sensordaten über das Netzwerk 31 an den Master 30 zur weiteren Verarbeitung weiter.
  • Alle nachfolgenden Übertragungen von Sensordaten erfolgen zunächst ebenfalls durch empfängerspezifische Nachrichten analog zum Schritt d), so dass nur die eine adressierte Basisstation 20a ein weiteres Bestätigungssignal zurückschickt und auch nur die eine adressierte Basisstation 20a eine Nachricht an den Master 30 übermittelt. Auf diese Weise wird durch das anmeldungsgemäße Verfahren der Datenverkehr sowohl im Funkraum, als auch auf dem Netzwerk 31 gering gehalten.
  • 3 zeigt eine Ergänzung des Verfahrens gemäß 2 ebenfalls in einem Interaktionsdiagramm. Die Schritte a) bis d) verlaufen in dem Beispiel der 3 zunächst genauso wie bei dem Beispiel der 2. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich verwiesen.
  • Im Unterschied zum Beispiel der 2 wird ausgehend von dem Schritt d) vorliegend keine Bestätigung im Anschluss an das Aussenden der empfängerspezifischen Nachricht von dem Funksensor 10 empfangen.
  • Nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit ∆t in einem Schritt f) werden in diesem Fall erneut in einem Schritt g) analog zum Schritt d) die Sensordaten in Form einer empfängerspezifischen Nachricht vom Funksensor 10 ausgesendet, wobei jetzt die nächste in der Liste des Funksensors 10 geführte Identifikationsnummer einer Basisstation 20 als Adressat verwendet wird, vorliegend die Identifikationsnummer ID20b.
  • Im dargestellten Beispiel erhält die Basisstation 20b die empfängerspezifische Nachricht und bestätigt den Erhalt in einem Schritt e). Die entsprechende weiter Empfangsbestätigung wird in einem Schritt f) vom Funksensor 10 empfangen. Das Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Sensordaten ist damit zunächst abgeschlossen und der Funksensor 10 ist bereit, bei einem nächsten Ereignis bzw. Zeitablauf erneut Sensordaten zu versenden.
  • Unter der Annahme, dass Störungen zunächst temporär sind, wird für weitere Sensordaten die Reihenfolge der Liste nicht abgeändert. In der Liste kann jedoch zusätzlich ein Zähler vorgesehen sein, der für jeden Listeneintrag, also für jede Basisstation 20, protokolliert, wie oft eine Empfangsbestätigung nicht empfangen wurde. Beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstands, kann vorgesehen sein, diese Basisstation 20 aus der Liste zu streichen. Alternativ ist es möglich, dass beim Erreichen eines vorgegebenen Zählerstands oder einer vorgegebenen Summe aller Zählerstände das Verfahren erneut mit einer Broadcast-Nachricht in dem Schritt a) startet, um eine aktuelle Liste der verfügbaren Basisstationen 20 zu erstellen.
  • Wenn bei dem Beispiel der 3 auch die Anfrage an die zweite verfügbare Basisstation 20b nicht bestätigt wurde, wird die Liste entsprechend weiter abgearbeitet und eine Nachricht mit der Basisstation 20c als Adressat verschickt. Wenn, wie im vorliegenden Beispiel, wiederum keine Bestätigung erhalten wird und das Ende der Liste erreicht ist und somit keine weitere Basisstation 20 als Adressat verfügbar ist, beginnt das Verfahren ebenfalls wieder mit dem Schritt a), um eine aktuelle Liste der erreichbaren und verfügbaren Basisstationen 20 aufzubauen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, die Wartezeit ∆t bis zum Absetzen einer wiederholten empfängerspezifischen Nachricht sukzessive zu verlängern. Da Störungen häufig temporär sind, sind längere Wartezeiten durchaus erfolgsversprechend, zumindest wenn keine zeitkritischen Sensordaten zu übertragen sind. Werden grundsätzlich längere Wartezeiten vorgenommen, kann dieses jedoch zu unnötigen Verzögerungen im Verfahrensablauf führen. Daher ist eine sukzessive Steigerung der Wartezeiten ein sinnvoller Kompromiss.
  • Das beschriebene Verfahren ist im Hinblick auf den Funksensor 10 automatisch selbst-konfigurierend. Auch bei Änderung der Konfiguration der Anordnung der Basisstationen 20 oder einem Austausch von Basisstationen 20 baut sich im Funksensor 10 jeweils nach kurzer Zeit wieder eine aktuelle Liste der zu erreichenden Basisstationen 20 auf, ohne dass es einer manuellen oder teilweise manuellen Konfiguration des Funksensors 10 bedarf. Dieses ist insbesondere bei einem System mit einer Vielzahl derartiger Funksensoren 10, beispielsweise das zuvor genannte Lagerhaltungssystem, ein bedeutender Vorteil dieses Verfahrens.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Funksensor
    11
    Betätiger
    12
    Sende- und Empfangsmodul (Transceiver)
    20a, b, c
    Basisstation (Gateway)
    21a, b, c
    Netzwerkanschluss
    22a, b, c
    Sende- und Empfangsmodul (Transceiver)
    30
    Auswertestation (Master)
    31
    Netzwerk

Claims (10)

  1. Verfahren zum Übertragen von Sensordaten von einem Funksensor (10) zu einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen (20a, b, c), umfassend die folgenden Schritte: a) Senden einer nicht-empfängerspezifischen Nachricht als ein Funksignal durch den Funksensor (10); b) Empfangen der nicht-empfängerspezifischen Nachricht von mindestens einer der Basisstationen (20a, b, c) und aussenden einer Empfangsbestätigung, die mindestens eine Identifikationsnummer der sendenden Basisstation (20a, b, c) umfasst; c) Empfangen mindestens einer der Empfangsbestätigungen durch den Funksensor (10) und erfassen der jeweiligen mitübermittelten Identifikationsnummer (ID20a, ID20b, ID20c) der sendenden Basisstation (20a, b, c) sowie einer Empfangssignalstärke des empfangenen Signals der Empfangsbestätigung; d) Senden einer die Sensordaten umfassenden empfängerspezifischen Nachricht mit Adressat durch den Funksensor (10), wobei der Adressat aus der Menge der im Schritt c) anhand der Identifikationsnummern (ID20a, ID20b, ID20c) spezifizierten Basisstationen (20a, b, c) abhängig von der Empfangsstärke ausgewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt d) die Basisstation (20a, b, c) als Adressat ausgewählt, deren im Schritt c) empfangene Empfangsbestätigung die größte Empfangssignalstärke aufwies.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den folgenden weiteren Schritten: e) Senden einer weiteren Empfangsbestätigung durch die als Adressat spezifizierte Basisstation (20a, b, c), wenn diese die empfängerspezifische Nachricht empfangen hat; f) Ermitteln, ob innerhalb einer vorgegebenen Wartezeit (∆t) nach dem Senden der empfängerspezifischen Nachricht eine weitere Empfangsbestätigung durch den Funksensor (10) empfangen wird; und g) Senden einer weiteren empfängerspezifischen Nachricht falls nach Ablauf der Wartezeit (∆t) keine weitere Empfangsbestätigung empfangen wurde, wobei ein anderer Adressat aus der Menge der Basisstationen (20a, b, c), deren Empfangsbestätigung im Schritt c) erfasst wurde, ausgewählt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im Schritt g) die Auswahl der Basisstation (20a, b, c) als Adressat abhängig von der im Schritt c) erfassten Empfangssignalstärke erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, bei dem die Schritte e) bis g) wiederholt werden, bis eine weitere Empfangsbestätigung empfangen wird oder alle Basisstationen (20a, b, c), deren Empfangsbestätigung im Schritt c) erfasst wurde, adressiert wurden, wobei die Basisstationen (20a, b, c) in der Reihenfolge abnehmender Empfangssignalstärke adressiert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Wartezeit (∆t) bei jeder Wiederholung der Schritte e) bis g) verlängert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, das erneut mit dem Schritt a) wiederholt wird, wenn in der Wiederholung der Schritte e) bis g) alle Basisstationen (20a, b, c) adressiert wurden, ohne dass eine weitere Empfangsbestätigung empfangen wurde.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem auch die nicht-empfängerspezifische Nachricht im Schritt a) Sensordaten umfasst.
  9. Funksensor (10) zur Erfassung und funkbasierten Übertragung von Sensordaten, dadurch gekennzeichnet, dass der Funksensor (10) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche eingerichtet ist.
  10. System aus einem Funksensor (10) nach Anspruch 9 und einer Anordnung von mindestens zwei Basisstationen (20a, b, c), dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
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DE (1) DE102015120248A1 (de)

Citations (3)

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