DE19622880A1 - Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage mit unterzentralen und sicherer Datenkommunikation zwischen den einzelnen Komponenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage, insbesondere Brandmelde-, Einbruchsmelde-, Notruf-, Personenruf- oder Alarmanlage, mit mindestens einem Melder bzw. einer Signalmeldeeinheit, wenigstens einer Unterzentrale und einer Zentrale. Ein Melder bzw. eine Signalmeldeeinheit be­ steht aus einem Sender, einem Empfänger, einem Mikroprozessorsystem und einem Sensor. Eine Unterzentrale besteht aus einem Sender, einem Empfän­ ger und einem Mikroprozessorsystem. Die Zentrale besteht aus einem Sender, einem Empfänger und einem Mikrocomputersystem.

Aus der Praxis sind Gefahrenmeldeanlagen bekannt, die im Regelfall aus einer Zentrale, die einen Empfänger enthält, sowie aus einer Anzahl von Meldern und/oder Schalteinrichtungen bestehen, die jeweils über einen Sender verfü­ gen. Anders ist dies aber im Falle einer Personenrufanlage, die in der Regel aus einem Sender und einer Reihe von mobilen Empfängern besteht, die je­ weils von den aufzusuchenden Personen mitgeführt werden.

Ein Nachteil von derartigen funkgesteuerten Anlagen besteht darin, daß diese nur eine eingeschränkte Reichweite besitzen. Die Reichweite ist abhängig von der Sendeleistung des Funksenders, der Selektivität des Funkempfängers so­ wie der Beschaffenheit des Übertragungsweges. Die Sendeleistung des Funk­ senders, wie auch die Selektivität des Funkempfängers, stellen technische Größen dar, die durch die Anlage selbst vorgegeben sind. Die Beschaffenheit des Übertragungsweges ist hingegen abhängig vom Anlagenstandort. Durch die Lage und die baulichen Gegebenheiten des Anlagenstandortes kommt es manchmal zu Abschirmungseffekten oder anderen Störungen, welche die Übertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger stören oder gar blockie­ ren. In derartigen Fällen wird die Anlage sowohl auf Senderseite als auch auf Empfängerseite teilverdrahtet, d. h. man installiert die Sender und Empfänger an denjenigen Orten, an denen eine gegenseitige Kommunikation möglich ist. Diese Teilverdrahtung entspricht aber nicht der Zielsetzung funkgesteuerter Anlagen, da gerade bei diesen Anlagen eine aufwendige und zeitintensive Ver­ drahtung entfallen soll. Außerdem verliert eine teilverdrahtete Anlage ihre Mo­ bilität, die eben gerade bei derartigen funkgesteuerten Anlagen gewünscht wird.

Um dieses Problem zu umgehen wird in der DE 296 01 436 vorgeschlagen, zwischen der Signalmeldeeinheit und der Signalempfangseinheit zumindest eine Zwischenstation anzuordnen, die ein von der Signalmeldeeinheit ausge­ sandes Signal an die Signalempfangseinheit weiterleitet.

Problematisch bei Gefahrenmeldeanlagen ist gerade die Gewährleistung einer sicheren Datenkommunikation zwischen den einzelnen Komponenten der An­ lage. Außerdem muß bei jeder Erweiterung der Anlage um beispielsweise ei­ nen Melder und/oder eine Unterzentrale diesen jeweils eine Identifikations­ nummer zugewiesen werden. Damit sich die einzelnen Sendeeinheiten der Anlage nicht stören, muß jeweils eine vordefinierte Frequenz bzw. ein Fre­ quenzband jedem einzelnen Sender der Anlage zugeordnet werden. Wird nun im Anlagenbereich durch einen Störsender eine bestimme Frequenz bzw. ein Frequenzband in erheblichem Maße überlagert bzw. gestört, so kann keine Kommunikation mehr zwischen dem Sender, der diese Frequenz bzw. dieses Frequenzband verwendet, und der Zwischenstation stattfinden. Diese Anla­ geneinheit wird folglich blockiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Problem zu umgehen und zu gewährlei­ sten, daß stets eine gute Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten der Anlage besteht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Komponente der Anlage mit der Fähigkeit ausgestattet wird, bidirektional auf verschiedenen Kanälen, die sich auch auf verschiedenen Frequenzbändern befinden können, zu kommunizie­ ren, d. h. jede Komponente der Anlage ist sowohl mit einem Sender, als auch mit einem Empfänger ausgestattet. Jede neu hinzukommende Unterzentrale sowie alle Melder werden nur noch bei der Zentrale angemeldet. Die Zentrale vergibt dann jeder neu hinzukommenden Komponente eine Identifikations­ nummer und teilt diese allen anderen Komponenten mit.

Die Unterzentralen werden in der Art und Weise installiert, daß zwischen ihnen eine ständige Funkkommunikation gewährleistet ist. Da hierdurch ein erhöhtes Kommunikationsaufkommen entsteht, ist es von Vorteil, wenn alle Unterzentra­ len einen eigenen Netzanschluß haben. Es müssen so viele Unterzentralen installiert werden, daß jeder Melder eine sichere Kommunikation mit zumindest einer Unterzentrale hat.

Nach der Inbetriebnahme der Anlage synchronisieren sich alle Unterzentralen auf die Hauptzentrale. Nach einem festgelegten Zeitraster erfolgt die Nachsyn­ chronisation und ein Austausch von Informationen über die bevorzugt zu bele­ genden Kanäle. Dies erfolgt auf Basis einer RSSI-Tabelle (Received-Signal-Strength-Indicator-Tabelle), die von jeder Unterzentrale durch ständiges Scan­ nen des zur Verfügung stehenden Frequenzbandes bzw. der Frequenzbänder ermittelt wird. Alle Unterzentralen legen eine eigene RSSI-Tabelle an und übermitteln diese in regelmäßigen Zeitabständen an die Zentrale. Die Zentrale verwaltet diese Tabellen und koordiniert aufgrund dieser Tabellen, welche Un­ terzentralen auf welchen bevorzugten Funkkanälen miteinander kommunizie­ ren.

Soll ein Melder eine Alarmnachricht absetzten, so geht er wie folgt vor: Zunächst führt er einen RSSI-Scan durch, um einen freien Kanal zu ermitteln. Danach setzt er seine Nachricht ab und wartet auf die Bestätigung des Erhalts der Nachricht durch die Unterzentrale. Erst wenn er eine Bestätigung seitens der Unterzentrale über den Erhalt seiner Nachricht empfangen hat, kann der Melder davon ausgehen, daß seine Nachricht erhalten wurde und weitergege­ ben wird. Solange dieser Melder keine Bestätigung seiner Nachricht erhalten hat, wird er in konstanten, vordefinierten Zeitabständen diese Nachricht erneut absetzen. Die Unterzentrale ihrerseits findet die Nachricht des Melders, da sie ständig einen RSSI-Scan durchführt. Sie gibt die Nachricht an eine weitere Unterzentrale oder an die Zentrale direkt weiter. Nur in der Zentrale werden die Nachrichten der Melder ausgewertet und entsprechende Maßnahmen eingelei­ tet.

Um die Übertragungssicherheit noch weiter zu steigern, kann man die Melder und die Unterzentralen so anordnen, daß jeder Melder mit mindestens zwei Unterzentralen kommunizieren kann. Durch diese Redundanz wird ein mögli­ cher Ausfall einer Unterzentrale kompensiert.

Außerdem kann die Übertragungssicherheit noch weiter erhöht werden, indem man die Qualität der Übertragung durch Einleiten eines Loopback-Modes über­ prüft, d. h. daß die Module, die miteinander kommunizieren, diejenigen Daten, die sie erhalten haben, an den Sender zurückschicken. Dieser kann dann ermit­ teln, ob etwa Übertragungsfehler aufgetreten sind.

Außerdem kann vereinbart werden, daß in größeren Zeitabständen die Melder auf die Unterzentralen hören, um eine Aufforderung zur Anwesenheitsmeldung zu empfangen. Auf diese Weise kann eine eingeschränkte Funktionsprüfung der Melder erfolgen.

Um die Lebensdauer der Spannungsquellen, insbesondere Batterien, von ei­ genversorgten Anlagenteilen zu erhöhen, senden diese Anlagenteile der Ge­ fahrenmeldeanlage nur mit reduzierter Sendeenergie. Wird nun durch einen Anlagenteil, beispielsweise einer Unterzentrale, bei einem RSSI-Scan ein Stör­ sender erkannt, der eine Verfälschung oder gar ein blockieren des bidirektiona­ len Funkverkehrs für die Gefahrenmeldeanlage zur Folge haben kann, so teilt derjenige Anlagenteil diesen Umstand der Zentrale mit. Die Zentrale weist nun alle Anlagenteile an, auf eine höhere Sendeleistung umzustellen. Dadurch wird die Verfälschung des empfangenen Signals reduziert. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Befehl zur Erhöhung der Sendeleistung von dem Anlagen­ teil generiert wird, der den Störsender entdeckt hat. In diesem Fall wird die Re­ aktionszeit weiter verkürzt. Der Anlagenteil, der den Störsender entdeckt hat, wird nun in regelmäßigen Zeitabständen kontrollieren, ob der Störsender noch vorhanden ist. Stellt er fest, daß der Störsender nicht mehr aktiv ist, so teilt er diesen Umstand der Zentrale mit, die nun alle Anlagenteile anweist wieder auf die reduzierte Sendeenergie zurückzuschalten. Diese Anweisung kann wieder­ um auch von dem Anlagenteil generiert werden, der den Störsender erkannt hat und diesen überwacht.

Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Lebensdauer der Spannungsquel­ len von eigenversorgten Anlagenteilen erhöht wird, da diese Teile häufig nur mit reduzierter Sendeenergie arbeiten. Zugleich wird auch eine Erhöhung der Datensicherheit gewährleistet, da im Falle des Vorliegens eines Störsenders die Anlage auf eine höherer Sendeleistung umschaltet. Hierdurch wird eine er­ höhte Übertragungssicherheit erreicht, da die Verfälschung der Funksignale der Gefahrenmeldeanlage durch den Störsender reduziert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 bis 4 erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage, die aus mehreren Meldern, Unterzentralen und einer Zentrale besteht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Melders,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Unterzentrale,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Zentrale.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage, die beispielsweise aus sieben Meldern, bezeichnet mit den Nummern 1 bis 7, vier Unterzentralen, bezeichnet mit den Nummern 8 bis 11 und einer Zentrale 12 besteht. Jede der vier Unterzentralen ist derart angebracht, daß jeder der sie­ ben Melder zumindest mit einer Unterzentrale in bidirektionaler Funkverbindung steht. Die Unterzentralen sind derart angebracht, daß jede Unterzentrale zu­ mindest mit einer anderen Unterzentrale in bidirektionaler Funkverbindung steht. Im Ausführungsbeispiel stehen beispielsweise die Unterzentralen 8 und 10 nicht in direkter Funkverbindung mit der Zentrale 12. Mit dieser haben nur die Unterzentrale 9 und die Unterzentrale 11 eine bidirektionale Funkverbin­ dung. Die Unterzentrale 8 kann aber wahlweise über die Unterzentrale 9 oder die Unterzentrale 11, mit denen sie eine bidirektionale Funkverbindung hat, ei­ ne Nachricht an die Zentrale 12 übermitteln.

Auf diese Weise kann ein flächendeckendes Netzwerk, bestehend aus einer Zentrale und einer beliebigen Anzahl von Meldern und Unterzentralen, aufge­ baut werden. Es muß hierbei nur gewährleistet sein, daß jeder Melder mit min­ destens einer Unterzentrale bidirektionale Funkverbindung hat. Die Unterzen­ trale hingegen muß ihrerseits zumindest mit einer anderen Unterzentrale eine bidirektionale Funkverbindung haben.

Setzt nun beispielsweise der Melder 7 eine Alarmnachricht ab, so wird diese von der Unterzentrale 8 empfangen. Die Unterzentrale 8 sendet nun die Emp­ fangsbestätigung an den Melder 7 zurück. Dieser erkennt somit, daß seine Nachricht empfangen worden ist. Die Unterzentrale 8 kann nun die Alarmnach­ richt des Melders 7 nicht direkt an die Zentrale 12 senden, da mit dieser keine bidirektionale Funkverbindung besteht. Die Unterzentrale 8 kann nun aber wahlweise die Alarmnachricht des Melders 7 an eine andere Unterzentralen weiterleiten. In Fig. 1 besteht die Auswahl zwischen der Unterzentrale 9 und der Unterzentrale 11, da mit diesen beiden Unterzentralen eine bidirektionale Funkverbindung besteht. Die Unterzentrale 8 wird nun aus ihrer RSSI-Tabelle den besten Kanal auswählen und dann die Alarmnachricht an die vorher durch die Zentrale 12 festgelegte Unterzentrale senden. Dies ist beispielsweise die Unterzentrale 11. Diese sendet nun ihrerseits eine Bestätigung des Empfanges der Alarmnachricht an die Unterzentrale 8 zurück. Diese erkennt so, daß die Unterzentrale 11 die Nachricht erhalten hat. Die Unterzentrale 11 ihrerseits entnimmt nun aus ihrer RSSI-Tabelle einen geeigneten Kanal für die Funkver­ bindung mit der Zentrale 12, zu der sie eine bidirektionale Funkverbindung hat, und sendet die Alarmnachricht des Melders 7 über den ermittelten Kanal an die Zentrale 12. Diese bestätigt den Empfang der Nachricht, wertet die Nachricht aus und leitet entsprechende Maßnahmen ein.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Melders. Dieser besteht aus einem Sensor 2, beispielsweise einem Bewegungsdetektor oder einem Raucherdetektor, ei­ nem Sender 4, einem Empfänger 3 und einem Mikroprozessorsystem 1, das die Sensordaten auswertet und einen Alarmfall erkennt. Außerdem steuert das Mikroprozessorsystem 1 die Kommunikation zwischen dem Melder und der Unterzentrale.

Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Unterzentrale. Diese besteht aus einem Mikro­ prozessorsystem 1, einem Sender 4 und einem Empfänger 3. Das Mikropro­ zessorsystem 1 verwaltet die RSSI-Tabelle 2 und scannt in regelmäßigen Zeit­ abständen den Funkfrequenzbereich, in dem die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten der Anlage stattfindet und aktualisiert die RSSI-Tabelle 2 nach jedem durchgeführen Scannvorgang.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Zentrale. Sie besteht aus einem Sender 3, einem Empfänger 2 und einem Mikrocomputersystem 1. Die Zentrale verwaltet zu­ sätzlich die RSSI-Tabellen aller Unterzentralen und koordiniert die Kommunika­ tion unter den einzelnen Komponenten der Anlage. Sie wertet die Alarmnach­ richten aus. Das Mikrocomputersystem kann mit verschiedenster Software ausgestattet werden. Es ist auch in Hinsicht auf seine Kapazität erweiterbar.

Claims (9)

1. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage, insbesondere Brandmelde-, Ein­ bruchmelde-, Notruf-, Personen ruf- oder Alarmanlage, mit mindestens einer Signalmeldeeinheit, einer Zentralen und mindestens einer Unterzentralen, die derart angeordnet ist, daß sie ein von der Signalmeldeeinheit ausgesandtes Signal empfängt und an die Zentrale oder eine andere Unterzentrale weiterlei­ tet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale, die Unterzentralen und die Signalmeldeeinheiten mit jeweils einem Sender und einem Empfänger ausgestattet sind und zumindest eine Unterzentrale mit der Zentrale funktechnisch verbunden ist, daß die Zentrale eine Synchronisationsbaugruppe aufweist, welche die bidirektionale Funkkom­ munikation zwischen den Signalmeldeeinheiten, den Unterzentralen und/oder der Zentrale koordiniert, wobei die Zentrale den Informationsfluß zwischen den einzelnen Unterzentralen der Anlage koordiniert.

2. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich beliebig viele Unterzentralen zu einem flächendeckenden Netzwerk zusammenschließen lassen.

3. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterzentrale jeweils einen Scanner aufweist, welcher ständig die zur Funkverbindung zur Verfügung stehenden Frequenzbänder bzw. Funkkanäle scannt, eine RSSI-Tabelle anlegt und daraus die aktuell besten Funkkanäle ermittelt.

4. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterzentralen durch die Synchronisationsbaugruppe miteinander syn­ chronisiert sind und untereinander die aus der RSSI-Tabelle ermittelten besten Funkkanäle austauschen.

5. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterzentralen mit eigenen Anschlüssen zur Stromversorgung ausge­ stattet sind.

6. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale, die Unterzentralen und/oder die Signalmeldeeinheiten durch einen Loopback-Modus die Übertragungsqualität in regelmäßigen Abständen überprüfen.

7. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale ein Mikrocomputersystem mit austauschbaren Speicherbau­ gruppen aufweist.

8. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit in der Zentrale, den Unterzentralen und/oder den Si­ gnalmeldeeinheiten vorgesehen ist, die bei erkennen eines Störsenders, der den Funkverkehr zwischen den einzelnen Anlagenteilen stört, von einer redu­ zierten Sendeleistung auf die volle Sendeleistung umschaltet.

9. Funkgesteuerte Gefahrenmeldeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale, die Unterzentralen und/oder die Signalmeldeeinheiten der Gefahrenmeldeanlage einen Detektor aufweisen, der das Störsignal erkennt und überwacht und sobald das Störsignal nicht mehr vorhanden ist die Steuer­ einheit der Gefahrenmeldeanlage anweist, mit reduzierter Sendeleistung zu senden.