DE20119944U1 - Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen - Google Patents

Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen

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Description

Dörner & Dörner
Patentanwälte
Stresemannstraße 15 · D-58095 Hagen
023 31 /9163-0 · Fax 9163-90
Anwaltsakte 01098/Y/G
Gebrauchsmuster-Anmeldung
Anmelder: Martin Renz GmbH.
Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen mit Teilnehmern, unter denen sich mindestens ein Sensor sowie mindestens ein Aktor befindet, wobei alle Teilnehmer mit Sendeeinheiten und Empfangseinheiten zur drahtlosen Übertragung von Steuerungs- und Informationssignalen eingerichtet sind.
Die Elektroinstallation in Wohn- und Industriegebäuden ist in der Regel mit Hilfe von Stromkreisen, die von Kupferleitungen, Schalter- und Steckdosenkreisen gebildet sind, ausgeführt. Es ist daher bereits bei der Erstellung der Elektroinstallation erforderlich, zukünftige Änderungen bzw. Ergänzungen der Elektroinstallation zur Energieeinsparung oder Erhöhung des Wohn- und Bedienkomforts vorzusehen. In wenigen äußerst großen Bauvorhaben findet zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile
ein Installationsbus Anwendung. Dieses Bussystem ist zwar in der Lage, die Bedingungen für eine Änderung im Falle eines Nutzungswechsels oder bei zusätzlichen Nutzungsarten zu erfüllen. Die Kosten für solche Bussysteme sind jedoch außerordentlich hoch und daher für den Wohnungsbau bzw. Industrie- und Zweckbau kleiner bis mittlerer Größe nicht tragbar. Weiterhin sind für kleinere Wohn- und Industriegebäude Funksysteme bekannt, die auch zur Nachrüstung geeignet sind. Es handelt sich hierbei jedoch um Insellösungen, die nur für einen bestimmten Einsatzzweck anwendbar sind wie beispielsweise für die Betätigung einer Markise. Eine Ankopplung an andere Einsatzzwecke ist nicht möglich. Bei den bekannten Systemen handelt es sich darüber hinaus um Einwegverbindungen zwischen Sender und Empfänger. Eine Rückmeldung vom Empfänger zum Sender findet nicht statt.
Des Weiteren ist aus der EP 1 037 124 A2 eine Vorrichtung zur Steuerung beliebiger Funktionseinrichtungen im Haus wie beispielsweise Licht, Rollladen oder Heizung bekannt. Die Steuereinrichtung umfasst eine Zentrale mit einer Bedienungseinheit. Die Zentrale sendet Steuersignale an den jeweiligen Funktionseinrichtungen zugeordnete Empfangsbaugruppen. Die Vorrichtung umfasst Sensoren, die ihre Ergebnisse an die Zentrale senden. Die Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens einen Aktor, der die jeweilige Funktion ausführt. Zur Feststellung, ob die Zentrale fehlerfrei arbeitet oder überhaupt arbeitet, kann durch die Empfangsbaugruppen eine vorzugsweise periodische Abfrage bei der Zentrale erfolgen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem für den Bereich der Haus-Automation und des Gebäudemanagements bereitzustellen, welches in seiner Zusammenstellung flexibel und so kostengünstig ist, dass es sich insbesondere für Wohngebäude bzw. kleinere Industriegebäude oder Zweckbauten eignet. Ferner soll das Steuerungssystem eine einfache Nachrüstung bereits existierender Gebäude erlauben. Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das erfindungsgemäße Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen enthält gemäß einer ersten Ausgestaltung mindestens zwei verschiedene Teilnehmer, nämlich einen Sensor sowie einen Aktor. Ferner sollen alle Teilnehmer jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit zur drahtlosen Übertragung von Steuerungs- und Informationssignalen enthalten. Definitionsgemäß sollen dabei Steuerungssignale von einem Sensor ausgehend an einen Aktor gerichtet werden, welcher unter Ausführung des empfangenen Steuerungssignals eine zugeordnete Gebäudeeinrichtung steuert. Informationssignale sowie (sekundäre) Steuerungssignale können zwischen Sensoren und Aktoren in beiden Richtungen übertragen werden. Das Steuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Aktor dazu eingerichtet ist, Rückmeldungssignale über den Empfang und/oder die Ausführung eines Steuerungsbefehles zu geben.
Bei einem derartigen Steuerungssystem wird der Sender des Steuerungsbefehls somit darüber informiert, ob sein Befehl den gewünschten Aktor erreicht hat bzw. ob dieser Befehl vom Aktor erfolgreich ausgeführt werden konnte oder ob Probleme aufgetreten sind. Der Sender kann dann auf diese Information entsprechend reagieren und zum Beispiel den Steuerungsbefehl erneut senden oder eine Warnmeldung an den Benutzer abgeben. Auf diese Weise wird eine hohe Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit des Steuerungssystems erreicht.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung enthält ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen mindestens drei verschiedene Teilnehmer. Unter diesen Teilnehmern befindet sich mindestens ein Sensor sowie mindestens ein Aktor. Ferner sollen alle Teilnehmer jeweils eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit zur drahtlosen Übertragung von Steuerungs- und Informationssignalen enthalten. Definitionsgemäß sollen dabei Steuerungssignale von einem Sensor ausgehend an einen Aktor gerichtet werden, welcher unter Ausführung des empfangenen Steuerungssignals eine zugeordnete Gebäudeeinrichtung steuert. Informationssignale sowie (sekundäre) Steuerungssignale können zwischen Sensoren und Aktoren in beiden Richtungen übertragen werden. Das Steuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teilnehmer dazu eingerichtet ist, Steue-
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rungs- und/oder Informationssignale von einem ersten anderen Teilnehmer an einen zweiten anderen Teilnehmer weiterzuleiten.
Bei diesem Steuerungssystem können die Sensoren Steuerungssignale aussenden, welche von einem zugeordneten Aktor empfangen und entsprechend umgesetzt werden. Anders als bei bekannten Steuerungssystemen muss die Kommunikation zwischen den zwei Teilnehmern jedoch nicht unbedingt direkt stattfinden, sondern sie kann auch über einen oder mehrere andere Teilnehmer als Zwischenstation erfolgen. Dazu werden die auszutauschenden Signale von einem Teilnehmer an den anderen weitergeleitet, bis sie bei ihrem Ziel angekommen sind. Der Vorteil einer solchen staffeiförmigen Signalübertragung besteht darin, dass mit ihr längere Strecken bzw. größere Widerstände für die Signale {Betonwände etc.) in den Fällen überwunden werden können, in denen technisch keine direkte Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern mehr möglich ist. Dabei wird das zu übertragende Signal einfach an den nächsten erreichbaren Teilnehmer übermittelt, welcher das Signal anschließend mittelbar oder unmittelbar in Richtung des eigentlichen Adressaten weiterleitet.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem kann somit ein Netzwerk von Teilnehmern in einem Gebäude errichtet werden, bei welchem der Signalfluss immer nur durch kurze Übertragungsstrecken von einem Teilnehmer zum nächsten stattfindet. Vorzugsweise werden die Sende- und Empfangseinheiten der Teilnehmer dabei so eingerichtet, dass sie Funksignale übertragen können. Da diese Funksignale in dem Netzwerk jeweils nur über kurze Strecken reichen müssen, kann die Übertragung mit einer entsprechend geringen Sendeleistung erfolgen, was einerseits den Energieverbrauch und andererseits den Elektro- oder Funksmog minimiert.
Der zur Weiterleitung von Steuer- und Informationssignalen befähigte mindestens eine Teilnehmer kann insbesondere dazu eingerichtet sein, nach dem Empfang eines an einen anderen Teilnehmer gerichteten Signals dieses Signal selbst erneut auszusenden, falls nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne der Empfang des ersten Signals von dem genannten anderen Teilnehmer quittiert wird. Der zur Weiterleitung fähige Teilnehmer beobachtet demnach, ob eine von ihm &ldquor;mitgehörte"
Nachricht den eigentlichen Adressaten erreicht hat, was durch ein entsprechendes Rückmeldungssignal des Adressaten angezeigt wird. Bleibt ein solches Rückmeldungssignal über die vorgegebene Zeitspanne, in der es eigentlich auftreten müsste, aus, so tritt der Teilnehmer als Zwischenstation in Aktion und sendet das empfangene (und zwischengespeicherte) Signal seinerseits in Richtung des eigentlichen Adressaten aus.
Die zum Steuerungssystem gehörenden Teilnehmer weisen vorzugsweise eine Energieversorgung auf, mit deren Hilfe sie ihre jeweilige Funktion ausführen. Als Energieversorgung kann dabei insbesondere eine Ankopplungsmöglichkeit des Teilnehmers an das Stromnetz des Gebäudes oder eine autonome Energiequelle wie eine Batterie, ein Akkumulator, eine Solarzelle und/oder eine Brennstoffzelle vorgesehen sein. Derartig autonome Energiequellen erlauben insbesondere den Einsatz des Steuerungssystems in Bereichen des Gebäudes, in denen keine Anschlussmöglichkeit an das Stromnetz besteht. Diese Fälle treten gerade bei der Nachrüstung existierender Gebäude häufig auf, wo neue Einrichtungen an zuvor nicht eingeplanten Stellen vorgesehen werden sollen.
Die zum Steuerungssystem gehörenden Sensoren sind vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Betätigung durch einen Benutzer und/oder eine physikalische Größe wie etwa eine Lichtstärke, eine Temperatur, eine Bewegung, eine Windgeschwindigkeit, einen Füllstand in einem Gefäß oder dergleichen zu erfassen. Weiterhin sollen die Sensoren dann in Abhängigkeit von der erfassten Betätigung oder Größe Steuersignale an mindestens einen Aktor senden. Mit derartigen Sensoren ist es möglich, die Aktoren bzw. die hiermit gekoppelten Geräte über eine Betätigung des Sensors aus der Ferne zu bedienen oder sie automatisch steuern zu lassen, falls der Sensor eine entsprechende physikalische Größe überwacht.
Weiterhin sind die Aktoren vorzugsweise jeweils mit einem Gerät verbunden und dazu eingerichtet, entsprechend dem Empfang von Steuersignalen den Betrieb des Gerätes zu kontrollieren. Vorteilhafterweise wird dabei eine definierte Schnittstelle zur Signalübertragung zwischen den Aktoren und den Geräten verwendet, sodass Aktoren mit unterschiedlichen Geräten gekoppelt werden können.
Zu den vorstehend genannten, von den Aktoren kontrollierten Geräten können insbesondere elektrische Rollladen, Ventile für Gasleitungen, Ventile für Wasserleitungen, Heizungsventile, Beleuchtungsmittel, Klimageräte, Markisenantriebe, Türöffner oder dergleichen gehören. Diese zum Teil sehr unterschiedlichen Geräte werden erfindungsgemäß von einem einheitlichen Steuerungssystem kontrolliert, wobei die zum Steuerungssystem gehörenden Sensoren und Aktoren nicht isoliert voneinander jeweils nur einem Gerät dienen, sondern bei der Weiterleitung von Signalen synergetisch zusammenwirken.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figur beispielhaft erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch die Anordnung von verschiedenen Sensoren und Aktoren in einem Gebäude sowie die Übertragung und Quittierung eines Steuerungsbefehls.
In der Figur sind drei verschiedene Sensoren S1, S2, S3 dargestellt, welche an verschiedenen Punkten eines Gebäudes verteilt angeordnet sein sollen. Bei den Sensoren kann es sich zum Beispiel um Temperaturfühler handeln, die bei Unterschreitung einer Raumtemperatur eine Heizung einschalten sollen. Andere Beispiele für mögliche Sensoren sind Sensoren für Licht, Bewegung, Wind- bzw. Luftgeschwindigkeit, Füllstand in einem Gefäß, Schall, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen. Ferner soll unter einem Sensor auch eine Einrichtung wie etwa ein Schalter oder Taster verstanden werden, welche die Betätigung durch einen menschlichen Benutzer erfassen kann.
Alle Sensoren S1, S2, S3 sind jeweils mit einem Sender S sowie einem Empfänger E für Funksignale ausgestattet. Anstelle von Funksignalen könnten auch andere drahtlose Übertragungsmittel wie etwa Infrarot oder Ultraschall in Frage kommen.
Des Weiteren sind an dem dargestellten Steuerungssystem drei Aktoren A1, A2, A3 beteiligt, welche in der genannten Reihenfolge jeweils den Sensoren S1, S2 und S3 zugeordnet sein sollen. Die Aktoren dienen dazu, Steuerungsbefehle von den Sensoren zu empfangen und umzusetzen. Sie sind hierzu jeweils mit einem Gerät G1, G2 bzw. G3 gekoppelt. Das Gerät G1 kann beispielsweise eine Zentralheizung
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sein, welche von einem Temperaturfühler S1 im Wohnbereich gesteuert werden soll. Bei dem Gerät G2 kann es sich um eine elektrisch ein- und ausfahrbare Markise und bei dem Gerät G3 um eine Außenlampe handeln. Die zugehörigen Sensoren S2 und S3 können dann ein Betätigungsschalter bzw. ein Sensor für die Sonneneinstrahlung (S2) sowie ein Bewegungsmelder (S3) sein.
Alle Aktoren sind ebenfalls mit einer Sendeeinheit S und einer Empfangseinheit E für die drahtlose Kommunikation mit den Sensoren bzw. untereinander eingerichtet. Die Sendeeinheiten S erlauben den Aktoren dabei, nicht nur als passive Empfänger zu wirken, sondern auch aktiv Signale (zurück) zu senden. Diese Signale können insbesondere anzeigen, dass ein Steuerungsbefehl empfangen wurde, und/oder darüber informieren, ob dieser Befehl erfolgreich umgesetzt werden konnte oder nicht.
Des Weiteren sind die Sensoren S1, S2 und S3 sowie die Aktoren A1, A2 und A3 so eingerichtet, dass sie eine staffelartige Weiterleitung von Steuerungs- oder Informationssignalen vornehmen können. Diesbezüglich ist in der Figur beispielhaft dargestellt, dass der Raumtemperaturfühler S1 ein Steuerkommando 1 an die Heizung G1 bzw. den zugehörigen Aktor A1 senden möchte. Aufgrund der großen Distanz zwischen dem Sensor S1 und dem Aktor A1 und der geringen Sendeleistung erreicht das Funksignal 1 den Aktor A1 jedoch nicht direkt. In dem durch einen gestrichelten Teilkreis angedeuteten Sendebereich des Sensors S1 befindet sich aber der Aktor A3, welcher das Steuerungssignal 1 empfängt und zwischenspeichert. Der Aktor A3 erkennt dabei an dem Steuerungssignal 1, dass dieses nicht für ihn, sondern für einen anderen Aktor (AD bestimmt ist.
Wenn der Aktor A3 nun innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer kein von dem Adressaten A1 des Steuerungssignals 1 ausgesendetes Quittierungssignal beobachtet, geht er davon aus, dass das Steuerungssignal 1 seinen eigentlichen Adressaten A1 nicht erreicht hat. Als Reaktion hierauf sendet der Aktor A3 seinerseits über seine Sendeeinheit S den Steuerungsbefehl als ein Signal 2 erneut aus.
Das zweite Signal 2 erreicht aufgrund der begrenzten Reichweite des Senders des Aktors A3 wiederum den eigentlichen Adressaten A1 (noch) nicht. Es erreicht je-
doch den Aktor &Agr;2, welcher näher am eigentlichen Adressaten A1 liegt. Hier wiederholt sich der zuvor beschriebene Vorgang, indem der Aktor A2 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein Signal 3 aussendet, welches den ursprünglichen Steuerungsbefehl weiterleitet.
Da sich der eigentlich adressierte Aktor A1 im Sendebereich des Aktors A2 befindet, erreicht ihn das Signal 3 und damit der ursprüngliche Steuerungsbefehl. Der Aktor A1 kann daraufhin die verlangte Funktion durch die Ansteuerung der Heizung G1 ausführen. Anschließend sendet er ein Signal 4 aus, welches an den Sensor S1 gerichtet ist und diesem anzeigen soll, dass der Steuerungsbefehl 1 empfangen und (erfolgreich) ausgeführt wurde. Für dieses Informationssignal 4 findet dann der oben beschriebene staffelartige Übertragungsprozess in umgekehrter Richtung statt, wobei das Informationssignal 4 vom Aktor A2 als Signal 5 und vom Aktor A3 als Signal 6 weitergereicht wird.
In den oben beispielhaft erläuterten Übertragungsweg können selbstverständlich auch je nach räumlicher Anordnung die weiteren Sensoren S2 und S3 eingebunden sein. Vorteilhaft an dem geschilderten System ist, dass die einzelnen Teilnehmer des Steuerungssystems jeweils nur mit begrenzter Leistung senden müssen, was sowohl den Energieverbrauch als auch den Elektrosmog reduziert.

Claims (8)

1. Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen mit mindestens zwei Teilnehmern, unter denen sich mindestens ein Sensor (S1, S2, S3) sowie mindestens ein Aktor (A1, A2, A3) befindet, wobei alle Teilnehmer mit Sendeeinheiten (S) und Empfangseinheiten (E) zur drahtlosen Übertragung von Steuerungs- und Informationssignalen (1-6) eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (A1, A2, A3) dazu eingerichtet sind, Rückmeldungssignale (4, 5, 6) über den Empfang und/oder die Ausführung eines Steuerungsbefehles (1, 2, 3) zu geben.
2. Steuerungssystem für Gebäudeeinrichtungen, insbesondere nach Anspruch 1, mit mindestens drei Teilnehmern, unter denen sich mindestens ein Sensor (S1, S2, S3) sowie mindestens ein Aktor (A1, A2, A3) befindet, wobei alle Teilnehmer mit Sendeeinheiten (S) und Empfangseinheiten (E) zur drahtlosen Übertragung von Steuerungs- und Informationssignalen (1-6) eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teilnehmer (A2; A3) dazu eingerichtet ist, Signale (2, 4; 1, 5) von einem ersten anderen Teilnehmer (A3, A1; S1, A2) an einen zweiten anderen Teilnehmer (A1, A3; A2, S1) weiterzuleiten.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten (S, E) zur Übertragung von Funksignalen (1-6) eingerichtet sind.
4. Steuerungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilnehmer (A3) dazu eingerichtet ist, nach Empfang eines an einen anderen Teilnehmer (A1) gerichteten Signals (1) dieses Signal selbst auszusenden, falls nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne der Empfang des ursprünglichen Signals von dem genannten anderen Teilnehmer (A1) mit einem Rückmeldungssignal (4) quittiert wird.
5. Steuerungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmer (A1, A2, A3, S1, S2, S3) eine Energieversorgung aufweisen, insbesondere in Form einer Ankopplungsmöglichkeit an ein Stromnetz des Gebäudes, einer Batterie, eines Akkumulators, einer Solarzelle und/oder einer Brennstoffzelle.
6. Steuerungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S1, S2, S3) dazu eingerichtet sind, eine Betätigung und/oder eine physikalische Größe wie eine Lichtstärke, eine Temperatur, eine Bewegung, eine Windgeschwindigkeit oder einen Füllstand zu erfassen und in Abhängigkeit hiervon Steuerungssignale (1) an mindestens einen Aktor (A1) zu senden.
7. Steuerungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (A1, A2, A3) mit Geräten (G1, G2, G3) verbunden und dazu eingerichtet sind, entsprechend dem Empfang von Steuersignalen den Betrieb der Geräte zu kontrollieren.
8. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräte (G1, G2, G3) durch elektrische Rollladen, Gas-, Wasser- oder Heizungsventile, Beleuchtungsmittel, Klimageräte, Markisenantriebe, Türöffner oder dergleichen gebildet werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2005403A1 (de) * 2006-03-14 2008-12-24 NICE SpA Steuersystem für ein oder mehrere betätigungssysteme
DE102010019118A1 (de) * 2010-04-30 2011-11-03 Weinor Gmbh & Co. Kg Markise mit Ansteuerung über Funkfernbedienung

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