DE19752742C2

DE19752742C2 - Verfahren zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE19752742C2
Application number: DE1997152742
Authority: DE
Inventors: Winfried Conrad
Original assignee: WICON ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: CONRAD, WINFRIED, 06547 SCHWENDA, DE
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2017-11-29
Also published as: DE19752742A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Datenübertragung in einem modular strukturierten Kommunikationssystem, bei dem wiederholt Daten unterschiedlicher Mengen von einer Anzahl von n peripheren Modulen zu einer Zentraleinheit und um gekehrt übertragen werden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Zentraleinheit und einer Anzahl von n peripheren Modulen, die durch mindestens eine Datenleitung und mindestens eine Steuerleitung untereinander verbunden sind.

Systeme zur Übertragung von Daten zwischen mehreren Teilnehmern und Schaltzen tralen, bei denen Datenleitungen gemeinsam genutzt werden und zusätzlich Steuerlei tungen vorgesehen sind, die der Verwaltung der Teilnehmer dienen, sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Bei mehr als zwei Teilnehmern werden solche Systeme als Bussysteme oder Netze bezeichnet. Sind die Kommunikationsteilnehmer an ein Lei tungsbündel parallel angeschlossen und werden die Informationen über kleine Entfer nungen, beispielsweise wenige Meter, mit hohen Geschwindigkeiten übertragen, liegt ein Bussystem vor; sind viele Teilnehmer über große Entfernungen miteinander ver bunden, spricht man von Netzen, wobei die Bauweise fließend ineinander übergeht und demzufolge auch die begrifflichen Bestimmungen nicht klar und eindeutig gegenein ander abgegrenzt sind.

Konkrete Anwendungsbeispiele sind zentrale Alarmsysteme, bei denen in der Regel eine Hauptzentrale vorgesehen ist, die mehrere selbständige Alarmmodule verwaltet, denen jeweils Sicherungsbereiche mit Meldern aller Art und Schalteinrichtungen zuge ordnet sind. Eine Datenleitung stellt die Verbindung zwischen den Alarmmodulen und der Hauptzentrale her.

Weiterhin sind Pflegerufsysteme für Krankenhäuser bekannt, die es pflegebedürftigen Personen ermöglichen, Notrufe auszulösen oder aus anderen Gründen Kontakt mit dem Pflegepersonal aufzunehmen. In der Vergangenheit waren dies einfache Klingelanlagen. Im heutigen Zeitalter der Mikroelektronik jedoch, da derartige Anlagen in zunehmen dem Maße Ansprüche an die Sicherheit zu erfüllen haben und zusätzliche Dienstlei stungen übernehmen müssen, wird damit immer mehr in den gesamten organisatori schen Ablauf der krankenhäuslichen Pflege eingegriffen.

In der DE 36 34 834 C1 ist beispielsweise eine Krankenhaus-Kommunikationsanlage beschrieben, bei der durch Betätigung einer patientenindividuellen Ruftaste in einem Stationszimmer eine akustische oder optische Anzeige ausgelöst wird. Die entspre chende Ruftasteninformation wird von einem Identifizierer ermittelt und an eine zen trale Erfassungs- und Steuereinrichtung weitergeleitet, die über eine Datenleitung mit einer Vielzahl von raumindividuellen Sende- und Empfangseinrichtungen verbunden ist. Die zentrale Erfassungs- und Steuereinrichtung sendet nach Empfang der Ruftastenin formation ein Signal an die Sende- und Empfangseinrichtungen des entsprechenden Stationszimmers und eine Information an die Steuereinrichtung eines Koppelfeldes, worauf an einer an die Sende- und Empfangseinrichtungen des Stationszimmers ange schlossenen Anzeigevorrichtung der Ruf akustisch und optisch angezeigt wird und durch das Koppelfeld eine Freisprecheinrichtung in der Nähe des rufenden Patienten mit einer Freisprecheinrichtung im Stationszimmer verbunden wird.

Die hier angegebene Anlage setzt eine umfangreiche Verkabelung voraus, die aus Da tenleitungen, Rufleitungen und Steuerleitungen besteht. Die Vielzahl der erforderlichen Kabel ist insbesondere dann von Nachteil, wenn bei der Rekonstruktion bereits beste hender Krankenhäuser ein veraltetes Pflegerufsystem durch eine moderne Anlage er setzt werden soll.

Die US 5,227,776 A beschreibt ein kombiniertes Alarm-, Sicherheits- und Rettungssy stem, das eine Mehrzahl von Räumen einschließt und eine Zweiwegekommunikation zwischen den Räumen und einer zentralen Station ermöglicht. Das System ist geeignet zur Anwendung in Hotels, Krankenhäusern, Kreuzfahrtschiffen, küstennahen Aufent haltsplattformen und anderen Orten, an denen gewöhnlich eine Vielzahl von Personen versammelt ist.

Dieses System dient zur Durchgabe von Alarmmeldungen oder anderen Nachrichten von der Zentrale in die einzelnen Räume und umgekehrt. Auch bei dieser technischen Lösung ist eine umfangreiche Verkabelung erforderlich, um die erforderliche Anzahl von Verbindungen und die Datenübertragung im gewünschten Umfang vornehmen zu können.

Mit der Patentschrift DE 31 23 956 C2 ist eine Schaltung für eine Lichtrufanlage offenbart, die insbesondere in Krankenhäusern dem Pflegepersonal Lichtsignale und/oder akusti sche Signale aus mehreren Patientenzimmern übermittelt. Diese Lichtrufanlage umfaßt im wesentlichen die den einzelnen Zimmern zugeordneten Rufschalter sowie ebenfalls den Zimmern zugeordnete Abstellschalter und Signalleuchten; weiterhin mindestens eine Zentraleinheit, über die eine Rufmeldungsleitung und eine Rufnachsendeleitung mit den einzelnen Zimmern verbunden ist und elektronische Schaltungen, die jedem Zimmer zugeordnet sind und die mit Speicherelementen zur Abspeicherung des Rufzu standes und des Anwesenheitszustandes ausgestattet werden können.

Die hier vorgeschlagene technische Lösung ist dadurch charakterisiert, daß die Rufmel dungsleitung und die Rufnachsendeleitung jeweils einadrig ausgeführt sind, die Elek tronikschaltungen in den Zimmern die Rufmeldungsleitung bei einem Notruf auf einem festem Pegel halten und die Zentraleinheit einen Multiplexer enthält, der abhängig von seinem logischen Zustand seine Eingänge mit seinem Ausgang verbindet, wobei dieser Ausgang den Pegel der Rufnachsendeleitung bestimmt. Die jeweilige elektronische Schaltung übernimmt gemeinsam mit dem Multiplexer in der Zentraleinheit die wesent lichen Schaltfunktionen, so daß die Zentraleinheit in geringer Größe aufgebaut werden kann. Durch die logische Verknüpfung wird im Falle eines Notrufes eine automatische Vorrangigkeit erzeugt, so daß außer den Leitungen für die Energieversorgung lediglich zwei weitere Adern einer Leitung erforderlich sind. Diese Anordnung erfüllt zwar das Erfordernis einer Verkabelung mit geringem Aufwand, ist jedoch in den Möglichkeiten der Informationsübertragung begrenzt, da hier lediglich Lichtsignale oder akustische Signale ausgelöst und hinsichtlich einer Rangfolge bewertet werden können.

Auch ein in DE 195 04 488 C1 beschriebenes Verfahren zur Initialisierung von pe ripheren Einrichtungen arbeitet eben falls auf der Basis der Adressierung der peri pheren Einrichtung. Beschrieben wird das Zusammenwirken eines Zugriffserlaub nissignales z_s, einer allgemeinen Initialisierungsadresse a_i und einer die periphere Einrichtung identifizierende individuelle Initialisierungsadresse e_i. Hierbei ist vor gesehen, daß eine zur initialisierende periphere Einrichtung nach Anlage der all gemeinen Initialisierungsadresse a_i die individuelle Initialisierungsinformation e_i von der Zentraleinrichtung anfordert. Das aktivierte Zugriffserlaubnissignal z_s spricht daraufhin eine noch nicht initialisierte periphere Einrichtung an, wodurch das Weiterleiten des Zugriffserlaubnissignals z_s an die folgende periphere Einrich tung so lange gesperrt bleibt, bis der Zugriff der angesprochenen peripheren Ein richtung zur Übernahme der individuellen Initialisierungsadresse e_i beendet ist. Das Zugriffserlaubnissignal z_s dient dabei dem Entzug der Zugriffserlaubnis nach fol gender peripherer Einrichtungen und wird ausschließlich von diesen nicht von der Zentraleinheit bestätigt.

Aus DE 37 36 081 A1 ist ein Verfahren und zugehörige Vorrichtung zur Adressen einstellung von an einem Bus angeschlossenen Teilnehmern bekannt, die über den Bus mit einer zentralen Verarbeitungseinheit verbunden sind. Die Teilnehmer sind über eine von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgehende, gesonderte Steuer leitung in Reihe geschaltet. Hier liegt die Aufgabe zugrunde, die Adressenzuweisung von an den Bus angeschlossenen Teilnehmern zu automatisieren.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorbe schriebenen Art derart weiterzubilden, daß der materielle Aufwand für die Installation der Verbindungsleitungen deutlich reduziert werden kann, ohne dabei die Übertra gungsmöglichkeiten einzuschränken.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Module zyklisch einzeln und zeitlich nacheinander zur Kommunikation mit der Zentraleinheit aktiviert werden, wo bei zunächst ein erstes Modul zum Senden von Daten an die Zentraleinheit oder zum Empfangen von Daten von der Zentraleinheit veranlaßt wird, nach Ende der Kommuni kation des ersten Moduls mit der Zentraleinheit ein zweites Modul zur Kommunikation mit der Zentraleinheit veranlaßt wird, danach ein drittes Modul usw., bis die Datenüber tragung zwischen dem n-ten Modul und der Zentraleinheit beendet ist. Während der Kommunikation mit der Zentraleinheit (1) tauschen die Module (2.1-2.5) Daten von humanmedizinischen Meß- und Überwachungsgeräten und/oder von Patienten rufeinrichtungen aus.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, die einzelnen Module zeitlich nacheinander anzu steuern bzw. die Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen und der Zentralein heit im zeitlichen Wechsel vorzunehmen, wodurch der technische Aufwand zur Realisie rung dieses Verfahrens insofern wesentlich vereinfacht wird, als zur Ansteuerung der einzelnen Module von der Zentraleinheit aus lediglich nur noch eine Steuerleitung er forderlich ist. Wird beispielsweise das erste Modul von der Zentraleinheit über eine Steuerleitung aktiviert, wird damit zugleich die Datenabfrage eingeleitet und das erste Modul zum Senden seiner Daten an die Zentraleinheit angeregt. Ist der Empfang der Daten vom ersten Modul abgeschlossen, besteht die Möglichkeit, von der Zentraleinheit Daten an dieses Modul abzusenden, da nur dieses Modul, über die Steuerleitung ange regt, auf Empfang steht. Somit ist nur dieses Modul für abzusendende Daten emp fangsbereit bzw. die abzusendenden Daten sind nur für dieses Modul bestimmt. Es ist also nicht notwendig, mit der Absendung dieser Daten eine Adressierung vorzuneh men, da kein anderes der Module empfangsbereit ist. Nach Abschluß der Datenübertra gung zwischen der Zentraleinheit und dem ersten Modul wird der Steuerausgang des ersten Modules aktiviert und dadurch das zweite Modul zur Kommunikation mit der Zentraleinheit angeregt. Dieser Vorgang setzt sich für die weiteren Module fort, bis die Datenübertragung zwischen allen Modulen und der Zentraleinheit abgeschlossen ist. Das heißt, der Steuerausgang des ersten Modules bleibt solange aktiv, bis an seinem Steuereingang von der Zentrale wieder eine Deaktivierung vorgenommen wird, der Steuerausgang eines jeden weiteren Moduls bleibt solange aktiv, bis an seinem Steuer eingang vom vorhergehenden Modul eine Deaktivierung vorgenommen wird.

Da das erfindungsgemäße Verfahren nicht nach dem Prinzip einer Adressierung, son dern auf der Grundlage einer besonderen BUS-Abfrage arbeitet, ergibt sich vor allem der Vorteil, daß im Falle einer Datensendung von der Zentrale an ein bestimmtes Modul nicht, wie beim Stand der Technik, alle Module des Kommunikationssystems angespro chen und in ihrem Arbeitsablauf angehalten werden müssen, damit die Adressenaus wahl erfolgen kann; sondern die Übermittlung der Daten an das bestimmte Modul wird vorgenommen ohne Beeinflussung des Arbeitsablaufes der übrigen Module. Aus dem Wegfall der Stillstandsphasen der Module ergibt sich eine Zeiteinsparung und damit effektivere Betriebsweise, die um so bedeutender ist, je mehr Module das System um faßt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß jeder Kommunikati onszyklus durch ein von der Zentraleinheit ausgehendes und an das erste Modul ge richtetes Aktivierungssignal eingeleitet wird, durch welches das erste Modul in den Sendemodus geschaltet und zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit ver anlaßt wird, daß nach der Datensendung vom ersten Modul an die Zentraleinheit und auch dann, wenn im ersten Modul keine Daten für die Zentraleinheit vorliegen, das er ste Modul selbsttätig vom Sende- in den Empfangsmodus umschaltet, daß nach dem Datenempfang des ersten Moduls von der Zentraleinheit und auch dann, wenn in der Zentraleinheit keine Daten für das erste Modul vorliegen, das erste Modul ein Aktivierungssignal an das zweite Modul ausgibt, wodurch das zweite Modul zum Senden vor liegender Daten an die Zentraleinheit veranlaßt wird, daß nach der Datensendung und auch dann, wenn im zweiten Modul keine Daten für die Zentraleinheit vorliegen, das zweite Modul selbsttätig vom Sende- in den Empfangsmodus umschaltet, daß nach dem Datenempfang und auch dann, wenn in der Zentraleinheit keine Daten für das zweite Modul vorliegen, das zweite Modul ein Aktivierungssignal an das dritte Modul ausgibt, wodurch das dritte Modul zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit veran laßt wird usw., bis die Kommunikation zwischen dem n-ten Modul und der Zentralein heit beendet ist. Die vorgenannte Abfolge entspricht einem Kommunikationszyklus.

Die Steuerausgänge der einzelnen Module bleiben aktiv, auch nachdem die Kommuni kation zwischen dem betreffenden Modul und der Zentraleinheit abgeschlossen ist, bis die Deaktivierung des Steuereinganges des ersten Modules von der Zentrale aus vorge nommen wird. Diese Deaktivierung hat in der o. g. Weise zur Folge, daß die Steueraus gänge aller Module deaktiviert werden.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Einleitung eines Kommunikationszyklus in regel mäßigen, durch eine Taktfrequenz bestimmten Zeitabständen wiederholt vorgenommen wird, während die Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bei den einzelnen Modulen und die Ausgabe von Aktivierungssignalen an das jeweils folgende Modul stets nach Ende der jeweiligen Datenübertragung oder unmittelbar dann erfolgt, wenn keine Daten zur Übertragung vorliegen.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die Einleitung eines Kommunikationszy klus, die Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bei den einzelnen Modulen und auch die Ausgabe von Aktivierungssignalen vom vorhergehenden an das jeweils folgende Modul in regelmäßigen, durch eine Taktfrequenz bestimmten Zeitabständen wiederholt und in der gleichen Reihenfolge vorgenommen wird, unabhängig davon, ob in dem jeweils aktivierten Modul Daten für die Zentraleinheit oder in der Zentraleinheit Daten für das aktivierte Modul vorliegen.

Bei der letztgenannten Ausgestaltungsvariante bleiben die Module der Reihe nach dem vorgegebenen Zeittakt entsprechend abwechselnd im Sende- und dann im Empfangs modus, auch wenn keine Daten zur Übertragung vorliegen. Jeweils nach Ablauf dieses Zeittaktes erfolgt die Umschaltung in den anderen Betriebsmodus bzw. die Aktivierung des Signalausganges und damit die Anregung des nächsten Moduls. Bei der vorherge nannten Ausgestaltungsvariante dagegen ist vorgesehen, daß eine zeitunabhängige automatische Umschaltung dann stattfindet, wenn entweder der Sende- oder Emp fangsvorgang abgeschlossen ist oder wenn keine Daten zur Übertragung vorliegen.

Damit ist eine stetige Abfrage von Daten in beiden Richtungen zwischen jedem der Module und der Zentraleinheit gegeben, auch wenn keine Daten zur Übertragung vor liegen, so daß im Falle einer dringenden Nachrichtenübermittlung keine Zeitverzöge rung eintritt und die der Nachricht entsprechenden Daten ohne das Risiko eines Zeit versäumnisses zur Zentraleinheit bzw. zu dem entsprechenden Modul abgesendet wer den können. So ist es zum Beispiel denkbar, daß die Zeitspanne, nach der jeweils ein erneuter Kommunikationsdurchlauf gestartet wird, ≦ 500 ms beträgt.

Selbstverständlich ist auch eine Betriebsweise denkbar, bei der von der Zentraleinheit grundsätzlich auf den Empfang von Daten immer mit einer Datensendung geantwortet wird.

Weiterhin wird eine erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des genannten Verfahrens angegeben, bei der eine Zentraleinheit und n periphere Module durch eine Steuerleitung in Reihenschaltung verbunden sind, wobei die Zentraleinheit über einen Steuerausgang an einem Steuereingang eines ersten Modules anliegt, das erste Modul über einen Steuerausgang an einem Steuereingang eines zweiten Modules anliegt, und ebenfalls alle weiteren Module in dieser Weise miteinander verbunden sind, wobei schließlich das (n - 1)te Modul über einen Steuerausgang am Steuereingang des n-ten Moduls anliegt. Die Zentraleinheit und die n peripheren Module verfügen jeweils über mindestens einen Datenausgang und die Datenausgänge sind parallel auf eine Daten leitung geführt. Am Steuerausgang der Zentraleinheit liegt in zyklischen Abständen ein Aktivierungssignal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen dem ersten Modul und der Zentraleinheit an, wobei die Datenübertragung über die Datenleitung vorgese hen ist. Nach Ende der Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit und dem ersten Modul liegt am Steuerausgang des ersten Moduls ein Aktivierungssignal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit und dem zweiten Modul an, und im gleichen Sinne ist jeweils nach Ende der Kommunikation zwischen der Zentraleinheit und jedem weiteren Modul am Steuerausgang des betreffenden Moduls ein Aktivie rungssignal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit und dem nächstfolgenden Modul verfügbar. Die Module (2.1-2.5) sind mit Speichermedien für Meß- und/oder Signaldaten gekoppelt und mit humanmedizinischen Meß- und Überwachungsgeräten und/oder Patientenrufeinrichtungen verknüpft.

Diese Anordnung setzt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte insofern im Ver gleich zum Stand der Technik vorteilhaft um, als die einzelnen Module in einer Steuer leitung in Reihe geschalten sind, dadurch eine sternförmige Ansteuerung von der Zen traleinheit zu jedem Modul entfällt und die Anordnung mit deutlich reduziertem Instal lationsaufwand ausgeführt werden kann, ohne daß ein Verlust der Leistungsfähigkeit bei der Datenübertragung in quantitativer und qualitativer Hinsicht zu verzeichnen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen darin, daß als Module Mikroprozessoren vorge sehen sind und jeweils einer der Mikroprozessoren beispielsweise einem Krankenzim mer bzw. einem anderweitig zu kontrollierenden Raum zugeordnet ist und jeder Mikro prozessor über mehrere Signaleingänge verfügt. Die Signaleingänge des Mikroprozes sors können dabei mit den Ausgängen von Signaleinrichtungen verbunden sein, wobei als Signaleinrichtungen beispielsweise Patiententaster, Krankenpflegertaster, Quittier taster oder ähnlich vorgesehen sein können.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß die Signaleingänge der Mikroprozessoren mit den Ausgängen von Meßeinrichtungen zur Erfassung von physikalischen Größen wie Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. verbunden und mit Speichermedien für Meß- und/oder Signaldaten gekoppelt sind. Damit ist eine Speicherung der von den Meß- und/oder Signaleinrichtungen an den Mikroprozessor ausgegebenen Daten bis zum Abruf durch die Zentraleinheit möglich.

In einer Ausgestaltungsvariante der Anordnung ist vorgesehen, daß einzelne Signalein richtungen in Reihe an einem Signaleingang des Mikroprozessors anliegen, beispiels weise Ruftaster, wodurch das Rufsignal von jeder Signaleinrichtung zum Mikroprozes sor gelangt, ohne daß die Identifikation der verursachenden Signaleinrichtung bzw. des Herkunftstasters möglich ist.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die einzelnen Signaleinrichtungen parallel an dem Signaleingang des Mikroprozessors anliegen, wodurch die Rufsignale der ein zelnen Signaleinrichtungen auf demselben Signalweg, jedoch mit unterschiedlichen Signalpegeln den Mikroprozessor erreichen und dadurch eine Einzelidentifikation der verursachenden Signaleinrichtung oder des Ruftasters bzw. der zugeordneten Person möglich ist. Das wird beispielsweise dadurch bewirkt, daß den einzelnen Signaleinrich tungen Widerstände verschiedener Werte in Reihen- oder in Parallelschaltung zugeord net werden, wodurch bei Betätigung einer Signaleinrichtung am Mikroprozessor ein Rufsignalpegel anliegt, der durch den der betätigten Signaleinrichtung zugeordneten Widerstandswert beeinflußt ist und dadurch charakteristisch ist für diese Signaleinrich tung.

Eine sehr bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß als Verbindungslei tung zwischen der Zentraleinheit und den einzelnen Mikroprozessoren ein Datenüber tragungskabel mit mehreren Adern vorhanden ist, wobei die Mikroprozessoren durch eine als Steuerleitung genutzte Ader in Reihenschaltung miteinander verbunden sind, während zumindest ein Teil der übrigen Adern zur Datenübertragung vorgesehen ist und die Informationsausgänge der Mikroprozessoren parallel auf diese Adern aufge schaltet sind.

Damit ist eine sehr einfache Verdrahtung bzw. Verkabelung der gesamten Anlage möglich, was insbesondere der Nachrüstbarkeit bei Sanierung von Gebäuden bzw. beim Austausch moderner Anlagen gegen veraltete Alarm- oder Pflegerufanlagen oder anderweitige Warn-, Melde- und Datenübertragungssysteme entgegenkommend.

Weiterhin ist es denkbar, in den Weg der Informationsübertragung auch Funksender und Funkempfänger einzuordnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung sollen nach folgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehöri gen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit der prinzipiellen Verknüpfung der Kommuni kationsteilnehmer

Fig. 2 ein Beispiel für den Kommunikationsablauf zwischen den einzelnen Teil nehmern

Fig. 3 ein präzisiertes Ausführungsbeispiel für eine Krankenhausrufanlage

Fig. 4 ein Beispiel für die Verschaltung innerhalb eines Patientenzimmers

Fig. 5 ein präzisiertes Ausführungsbeispiel für ein Einbruchmeldesystem

In Fig. 1 ist eine Zentraleinheit 1 mit fünf peripheren Modulen 2.1 bis 2.5 verbunden. Die Zentraleinheit 1 und die peripheren Module 2.1 bis 2.5 sind über eine Steuerleitung 3 in Reihenschaltung miteinander verknüpft, wobei die Zentraleinheit 1 über einen Steuerausgang an einem Steuereingang des ersten Moduls 2.1 anliegt, das erste Modul 2.1 über einen Steuerausgang an einem Steuereingang des zweiten Moduls 2.2 usw. bis zum Modul 2.5. Die Zentraleinheit 1 wie jedes der Module 2.1 bis 2.5 verfügt über Datenausgänge, die parallel auf eine Datenleitung 4 geführt sind.

Sollen nun Daten von der Zentraleinheit 1 zu den Modulen 2.1 bis 2.5 oder umgekehrt von den Modulen 2.1 bis 2.5 zu Zentraleinheit 1 übertragen werden, wird durch ein von der Zentraleinheit 1 ausgehendes Aktivierungssignal, das an das erste Modul 2.1 gerichtet ist, ein Kommunikationszyklus eingeleitet. Das Aktivierungssignal veranlaßt, daß das erste Modul 2.1 in den Sendemodus schaltet und vorliegende Daten an die Zentraleinheit 1 sendet. Sind die Daten vom ersten Modul 2.1 an die Zentraleinheit übertragen, schaltet dieses in den Empfangsmodus um, regt damit zugleich die Zen traleinheit 1 zum Senden von Daten an, die dort für das erste Modul 2.1 vorliegen und empfängt diese Daten.

Nach Ende des Datenempfanges durch das erste Modul 2.1 von der Zentraleinheit 1 wird vom ersten Modul 2.1 ein Aktivierungssignal an das zweite Modul 2.2 ausgege ben und dieses dadurch zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit 1 über die Datenleitung 4 veranlaßt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis nach Anregung des Moduls 2.5 durch das Modul 2.4 die Kommunikation zwischen dem Modul 2.5 und der Zentraleinheit 1 stattgefunden hat, wonach der Kommunikationzyklus beendet ist.

Nach einer durch den Taktgeber 5, der mit der Zentraleinheit 1 verbunden ist, vorge gebenen Zeitspanne, beispielsweise ≦ 500 ms, wird erneut ein Kommunikationszyklus eingeleitet. Die Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bzw. umgekehrt ge schieht entsprechend der Programmierung eines jeden Moduls 2.1 bis 2.5 durch Selbstinitiierung immer dann, wenn der Sende- oder Empfangsvorgang beendet ist oder auch dann, wenn keine Daten zur Übertragung vorliegen. Das Ende eines Sendevor ganges kann beispielsweise an einem "leeren Zeitfenster", erkannt werden, d. h. wenn nach der Übertragung für einen vorgegebenen Zeitraum nichts passiert. Dieses "Zeitfenster" dient dann zur Auslösung des Umschaltsignales. Die Anregung des jeweils folgenden Moduls durch das vorhergehende Modul erfolgt also immer dann, wenn entweder die Datenübertragung durch das vorhergehende Modul mit der Zentraleinheit 1 beendet ist oder auch dann, wenn keine Daten zwischen dem vorhergehenden Modul und der Zentraleinheit 1 zu übertragen sind.

In Fig. 2 sind beispielhaft die Vorgänge während der Datenkommunikation dargestellt. Sinngemäß sind auf der Abszisse des Diagramm die mit der Zeit t fortschreitende Kommunikation zwischen den Modulen 2.1 bis 2.5 und der Zentraleinheit und auf der Ordinate die mit der Datenübertragung zu überbrückenden, durch die räumlichen Ab stände der Zentraleinheit 1 und der Module 2.1 bis 2.5 bedingten Entfernungen s dar gestellt.

Der Kommunikationszyklus beginnt nahe dem Ursprung des Diagramms mit einem Ansteuerimpuls, der von der Zentraleinheit 1 ausgeht, das Modul 2.1 zum Senden und die Zentraleinheit 1 zum Empfangen von Daten veranlaßt. Die für das Senden bzw. Empfangen der Daten erforderliche Zeit ist von der zu übertragenden Datenmenge ab hängig. Nach Ende des Sendevorganges folgt eine inaktive Phase, das sogenannte "Zeitfenster", die einen internen Steuerimpuls und damit die Umschaltung des Moduls 2.1 vom Sende- in den Empfangsmodus auslöst, wodurch zugleich die Zentraleinheit 1 zum Senden von Daten angeregt wird, die dort für das Modul 2.1 vorliegen. Auch hier ist die erforderliche Zeit wieder von der zu übertragenden Datenmenge abhängig, und nach Ende der Übertragung wird, wiederum durch die eintretende inaktive Phase aus gelöst, durch einen vom Modul 2.1 ausgehenden Ansteuerimpuls das weiter entfernte Modul 2.2 zum Senden von Daten an die Zentraleinheit 1 angeregt usw.

Nach Ende der Datenübertragung von der Zentraleinheit 1 zum Modul 2.5 sind sowohl die Zentraleinheit 1 als auch die Module 2.1 bis 2.5 inaktiv, bis nach einer vorgegebe nen Taktzeit von beispielsweise 500 ms erneut ein Kommunikationszyklus eingeleitet wird.

Das erfinderische Verfahren und die dazugehörige Anordnung haben den Vorteil, daß aufgrund der besonderen BUS-Abfrage keine Adressierung erforderlich ist. Aufgrund der ständigen Abfrage der Mikroprozessoren bzw. der Module durch die Zentrale ist eine permanente Überwachung der Funktionsfähigkeit aller Module gewährleistet. Beim Ausfall eines Moduls kann innerhalb weniger Sekunden ein Störungsalarm ausgelöst werden. Alle Module sind sofort untereinander austauschbar und können problemlos ersetzt werden, wobei eine Zuordnung aufgrund der Reihenschaltung selbsttätig er folgt.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung, die zur An wendung als Rufanlage beispielsweise in Krankenhäusern und Altenheimen sehr gut geeignet ist. Hier ist sind den Zimmern 6 bis 10 je ein Mikroprozessor als Module 2.1 bis 2.5 zugeordnet, die über Steuerleitungen STL untereinander und mit einer Stations zentrale verbunden sind. Dabei liegt jeweils ein Steuerausgang STA über die Steuerlei tung STL am Steuereingang STE des folgenden Moduls an. Alle Teilnehmer sind parallel auf eine Datenübertragungsleitung DatA/B/RFNS gelegt. Weiterhin liegen die Module 2.1 bis 2.5 parallel an einer Stromversorgungsleitung 0 V/+12 V/+24 V. Über einen Signalausgang eines jeden Mikroprozessors sind Signallampen schaltbar, die beispiels weise in den Farben rot und grün leuchtend gut sichtbar über der Tür des betreffenden Zimmers 6 bis 10 angeordnet sein können.

Außerdem sind auf dem Weg von der Stationszentrale zu den einzelnen Zimmern 6 bis 10 Pfeillampen angeordnet, die den Helfern bzw. Pflegern die Richtung zu dem Zimmer weisen, aus dem der Alarmruf abgesendet worden ist. Die Ansteuerung der Pfeillampen erfolgt von der Stationszentrale aus nach Identifizierung des rufauslösenden Moduls bzw. des absendenden Zimmers. Außerdem sind eine in der Stationszentrale installierte Ruflampe sowie ein Piezosummer als akustischer Melder vorgesehen. Weiter sind ein Signalgeber für den technischen Ruf und für Störungsalarm vorhanden, die ebenfalls von der Stationszentrale angesteuert werden, nachdem eine entsprechende Meldung von einem der Module 2.1 bis 2.5 in der Stationszentrale eingetroffen ist. Die letzge nannten Signaleinrichtungen befinden sich beispielsweise in dem Raum, in dem sich vorwiegend das technische Wartungspersonal aufhält.

Ein Beispiel für die Verkabelung innerhalb eines Patientenzimmers zeigt die Fig. 4. Hier sind auch die Details der Einbindung eines der als Module vorgesehenen Mikroprozes soren zu erkennen. Dabei liegt an den Eingängen x_1/9 und x_1/10 die Versorgungsspan nung, der Anschluß x_1/3 dient als Steuereingang, der Anschluß x_1/4 als Steuerausgang. Die Datenleitung liegt beispielsweise an x_1/1, x_1/2 und x_1/5an. Die Einschaltsignale für die Signallampen rot und grün werden von den Anschlüssen x_2/12 und x_2/10 über die Leitungen LPrt und Lpgn ausgegeben. Die Anschlüsse x_2/8 und x_2/9 führen über Leitun gen LP1 und LS zu optischen und akustischen Signalgebern, die in der Nähe der jewei ligen Patientenbetten angeordnet bzw. (in einem Fall) zur Kopplung mit einem Quittier taster vorgesehen sind, der beispielsweise in der Nähe der Eingangstür angeordnet ist und vom Hilfspersonal bei Betreten des Zimmers betätigt wird.

An die Anschlüsse x_1/6und x_1/7 ist über die Leitungen DAE und GND ein Kreis gelegt, in welchem die Patiententaster PT1 bis PT4 und ein Quittiertaster ST in Reihe geschaltet sind. Parallel zu den Tastern sind Identelemente vorgesehen.

In Fig. 5 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung als Einbruchmeldesy stem anhand der Anbindung verschiedener Melder an ein Modul dargestellt, wie bei spielsweise eine Sirene, ein extern scharfstellbares und überwachtes Blockschloß mit Bedienteil, Bewegungsmelder, Magnetkontakte, ein intern scharfstellbares Schloß mit Internbedienteil und eine Sabotagelinie. Die einzelnen Linien sind dabei mit Abschluße lementen versehen. Über das BUS-Kabel vom Typ JY (ST)Y3.3.0,6 ist analog zur Dar stellung in den vorhergehenden Fig. 1 bis Fig. 4 ein Mikroprozessor mit der Zentrale und den weiteren Modulen verbunden, die in einzelnen zu überwachenden Räumen ange ordnet sind und an die ebenfalls Melder angeschlossen sind.

Das Mikroprozessormodul ist vorteilhaft auf einer runden Leiterkarte angeordnet, die in jede herkömmliche standardisierte Unterputzdose für Schalterelemente einzubauen ist. Die Stromversorgung der Alarmmodule erfolgt über das Buskabel durch die Hauptzentrale. Mit dem vorgesehenen BUS-Kabel kann eine Datenübertragung bis zu 600 Metern ohne Verstärkung vorgenommen werden. Die Module und Melder sind im Spannungsversorgungsbereich zwischen 8 und 24 Volt Gleichspannung zu betreiben, üblicher Weise jedoch mit 12 Volt.

Bezugszeichenliste

1

Zentraleinheit

2.1-2.5

Module

3

Steuerleitung

4

Datenleitung

5

Taktgeber

6

. . .

10

Zimmer

Claims

1. Verfahren zur Datenübertragung in einem modular strukturierten Kommunikati onssystem, bei dem wiederholt Daten unterschiedlicher Mengen von einer Anzahl von n peripheren Modulen zu einer Zentraleinheit und umgekehrt übertragen werden, wobei die Module zyklisch einzeln und zeitlich nacheinander zur Kom munikation mit der Zentraleinheit aktiviert werden, so daß zunächst ein erstes Modul zum Senden von Daten an die Zentraleinheit oder zum Empfangen von Da ten von der Zentraleinheit veranlaßt wird, nach Ende der Kommunikation des er sten Moduls mit der Zentraleinheit ein zweites Modul zur Kommunikation mit der Zentraleinheit veranlaßt wird, danach ein drittes Modul usw., bis die Datenüber tragung zwischen dem n-ten Modul und der Zentraleinheit beendet ist,
wobei jeder Kommunikationszyklus durch ein von der Zentraleinheit (1) ausgehen des und an das erste Modul (2.1) gerichtetes Aktivierungssignal eingeleitet wird, durch welches das erste Modul (2.1) in den Sendemodus geschaltet und zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit (1) veranlaßt wird,
wobei nach der Datensendung vom ersten Modul (2.1) an die Zentraleinheit (1) und auch dann, wenn im ersten Modul (2.1) keine Daten für die Zentraleinheit (1) vor liegen, das erste Modul (2.1) selbsttätig vom Sende- in den Empfangsmodus um schaltet,
wobei nach dem Datenempfang des ersten Moduls (2.1) von der Zentraleinheit (1) und auch dann, wenn in der Zentraleinheit (1) keine Daten für das erste Modul (2.1) vorliegen, das erste Modul (2.1) ein Aktivierungssignal an das zweite Modul (2.2) ausgibt, wodurch das zweite Modul (2.2) zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit (1) veranlaßt wird,
wobei nach der Datensendung und auch dann, wenn im zweiten Modul (2.2) keine Daten für die Zentraleinheit (1) vorliegen, das zweite Modul (2.2) selbsttätig vom Sende- in den Empfangsmodus umschaltet,
wobei nach dem Datenempfang und auch dann, wenn in der Zentraleinheit (1) keine Daten für das zweite Modul (2.2) vorliegen, das zweite Modul (2.2) ein Aktivie rungssignal an das dritte Modul (2.3) ausgibt, wodurch das dritte Modul (2.3) zum Senden vorliegender Daten an die Zentraleinheit (1) veranlaßt wird usw., bis die Kommunikation zwischen dem n-ten Modul (2.n) und der Zentraleinheit (1) been det ist, wobei die vorgenannte Abfolge einem Kommunikationszyklus entspricht,
wobei die Module (2.1-2.5) während der Kommunikation mit der Zentralein heit (1) Daten von humanmedizinischen Meß- und Überwachungsgeräten und/oder von Patientenrufeinrichtungen austauschen.

2. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung eines Kommunikationszyklus in regelmäßigen, durch eine Taktfre quenz bestimmten Zeitabständen wiederholt vorgenommen wird, während die Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bei den einzelnen Modulen (2.1- 2.5) und die Ausgabe von Aktivierungssignalen an das jeweils folgende Modul (2.n) nicht in vorgegebenen Zeitabständen, sondern stets nach Ende der jeweili gen Datenübertragung oder unmittelbar dann erfolgt, wenn keine Daten zur Übertragung vorliegen.

3. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zur Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bei den einzel nen Modulen (2.1-2.5) durch eine inaktive Phase jeweils am Ende eines Sende- und/oder Empfangsvorganges ausgelöst wird.

4. Verfahren zur Datenübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung eines Kommunikationszyklus, die Umschaltung vom Sende- in den Empfangsmodus bei den einzelnen Modulen (2.1-2.5) und auch die Ausgabe von Aktivierungssignalen vom vorhergehenden an das jeweils folgende Modul (2.n) in regelmäßigen, durch eine Taktfrequenz bestimmten Zeitabständen wiederholt und in der gleichen Reihenfolge vorgenommen wird, unabhängig davon, ob in dem jeweils aktivierten Modul (2.n) Daten für die Zentraleinheit (1) oder in der Zentraleinheit (1) Daten für das aktivierte Modul vorliegen.

5. Verfahren zur Datenübertragung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kommunikationszyklen mit einer Takt frequenz von ≦ 500 ms aufeinander folgend eingeleitet werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, be stehend aus einer Zentraleinheit (1) und einer Anzahl von n peripheren Modulen (2.1-2.5), die durch mindestens eine Datenleitung (4) und mindestens eine Steu erleitung (3) untereinander verbunden sind, wobei die Datenleitung (4) die Zen traleinheit (1) und die n peripheren Module (2.1-2.5) in Parallelschaltung und die Steuerleitung (3) die Zentraleinheit (1) und die n peripheren Module (2.1-2.5) in Reihenschaltung verbindet, so daß ein einem Modul (2.1-2.4) zugeordneter Steu erausgang auf einen dem folgenden Modul (2.2-2.5) zugeordneten Steuereingang geführt ist,
wobei durch die Steuerleitung (3) die Zentraleinheit (1) über einen Steuerausgang mit dem Steuereingang des ersten Moduls (2.1) verbunden ist,
wobei am Steuerausgang der Zentraleinheit (1) in zyklischen Abständen ein Aktivie rungssignal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen dem ersten Modul (2.1) und der Zentraleinheit (1) anliegt, wobei die Datenübertragung über die Da tenleitung (4) vorgesehen ist,
wobei nach Ende der Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit (1) und dem ersten Modul (2.1) am Steuerausgang des ersten Moduls (2.1) ein Aktivierungs signal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit (1) und dem zweiten Modul (2.2) anliegt und im gleichen Sinne jeweils nach Ende der Kommunikation zwischen der Zentraleinheit (1) und jedem weiteren Modul (2.3 bis 2.5) am Steuerausgang des betreffenden Moduls (2.3 bis 2.5) ein Aktivie rungssignal zur Anregung einer Datenübertragung zwischen der Zentraleinheit (1) und dem nächstfolgenden Modul (2.4; 2.5) verfügbar ist und
wobei die Module (2.1-25) mir Speichermedien für Meß- und/oder Signaldaten gekoppelt und mit humanmedizinischen Meß- und Überwachungsgeräten und/oder Patientenrufeinrichtungen verknüpft sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Module (2.1-2.5) Mikroprozessoren des Typs PIC 16C71 oder PIC 16C509 vorgesehen sind jeweils einer der Mikroprozessoren beispielsweise einem Zimmer (6 bis 10) und/oder ei nem anderweitig zu kontrollierenden Raum zugeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meß- und Signaleinrichtungen in Reihenschaltung angeordnet und mit einem Si gnaleingang des Mikroprozessors verbunden sind, wodurch in der Zentraleinheit (1) eine Identifizierung des betreffenden Mikroprozessors, jedoch keine Einzeli dentifikation der verursachenden Meß- oder Signaleinrichtung bzw. der Patienten rufeinrichtung möglich ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meß- und Signaleinrichtungen in Parallelschaltung an einem Signaleingang des Mikro prozessors anliegen, die Signaleinrichtungen mit Mitteln zur Auslösung eines charakterischen Signalpegels ausgestattet sind und im Falle ihrer Betätigung durch die Zentraleinheit (1) eine Einzelidentifikation der verursachenden Si gnaleinrichtung anhand des charakteristischen Signalpegels möglich ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Auslö sung eines charakterischen Signalpegels Widerstandsbauelemente vorgesehen sind, wobei den einzelnen Signaleinrichtungen Widerstandsbauelemente mit un terschiedlichen Widerstandswerten in Reihen- und/oder Parallelschaltung zuge ordnet sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsleitung zwischen der Zentraleinheit (1) und den einzelnen Modu len (2.1-2.5) ein Kabel mit mehreren Adern vorgesehen ist, wobei die Module durch eine als Steuerleitung (3) genutzte Ader des Kabels in Reihenschaltung miteinander verbunden sind, während die übrigen Adern als Datenleitung vorge sehen sind.