DE2836760C2 - Elektronisches Fernüberwachungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Fernüberwachungssystem, bestehend aus einer auswertenden Zentrale, von der mindestens eine mit mehreren Gebern besetzte Zweidraht-Geberlinie ausgeht und die Geber in einer Folgeschaltung miteinander verbunden sind, derart, daß jeweils nach Abgabe eines Signals eines Gebers der nächstfolgende Geber zur Signalabgabe freigegeben wird, wobei jeder Geber einen Bitmuster-Erzeuger nur während einer vorbestimmten Meldezeit zur Abgabe eines Bit-Musters an die Zweidraht-Geberlinie schaltet, wobei nach Abgabe des Signals des letzten Gebers über eine entsprechende Schaltung mit Zählstufe in der Zentrale ein neuer Abfragezyklus eingeleitet wird und wobei die Zentrale eine mit der Zweidraht-Geberlinie verbundene, die von den Gebern ankommenden Bitmuster aufnehmende Eingangsschaltung aufweist, die mit einem Auswerteglied und einer Einrichtung zur Speicherung, Anzeige und Weiterverarbeitung der Signale verbunden ist

is Von Brandmeldeanlagen ist es bekannt, Informationen von mehreren kettenförmig hintereinanderliegenden Meldern über eine Zweidrahtleitung zu übertragen (DE-OS 26 35 763, DE-OS 26 41 489). Die Identifizierung der einzelnen Melder erfolgt hier durch Abzählen der in der Zentrale einlaufenden Meldungen; die Informationserkennung erfolgt durch Messen der Zeit, die verstreicht, bis jeweils der nächste Melder an die Schleife angeschaltet wird (Analogverfahren). Sowohl diese analoge Art der Meßwertübertragung als auch das Abzählen der einlaufenden Meldungen können Störeinflüssen unterworfen sein, die sich bei langen Leitungen nie ganz vermeiden lassen und zu Fehlermeldungen führen.
Aus der Siemens-Zeitschrift Bd. 47 (1973), Heft 6,

S. 426—433 ist ein Fernwirksystem zur zentralen Überwachung und Steuerung prozeßtechnischer Anlagen bekannt Bei diesem System ist die analoge Meßwertübertragung ersetzt durch binäre Impulsfolgen (PuIscodenmodulation). Hierbei werden die Binärsignale am Senderausgang durch zwei binäre Amplituden dargestellt. Die zeitlich richtige Einordnung der Binärsignale im Empfänger dieses Systems erfordert allerdings einen strengen Synchronismus zwischen den Sendern und dem Empfänger. Dieser Synchronismus wird am Anfang

eines Übertragungsabschnittes dvch die Synchronisierung eines Synchronisierzeichens hergestellt, das über die Zweidraht-Geberlinie übertragen wird. Dieser so hergestellte Synchronismus wird sodann über einen vollen Übertragungsabschnitt hinweg durch je einen Quarzoszillator im Sender und im Empfänger gehalten. Wird dieser Synchronismus allerdings gestört — durch interne Fehler oder durch von außen kommende Einwirkungen — so sind Falschmeldungen unvermeidlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Fern-

Überwachungssystem zur Übertragung von Signalen verschiedener Geber über eine Zweidraht-Geberlinie anzubieten, das eine möglichst große Störsicherheit sowie eine exakte Identifizierungsmöglichkeit der Geber bietet, wobei auch Fehlermöglichkeiten berücksichtigt sind, die durch Manipulationen an einem derartigen System hervorgerufen werden können. Die letzte Forderung ist insbesondere bei der Installation eines derartigen Fernüberwachungssystemes als Alarmanlagen-System notwendig. Erreicht wird dies nach der Er-

findung dadurch, daß zwischen zwei Abfragezyklen durch die Zentrale eine kurzzeitige Unterbrechung der Linienspannung und über einen Taktteiler eine Zurücksetzung des Auswertegliedes bewirkt wird und daß jeder Geber einen Speicher zur Speicherung seines örtlichen Signals besitzt, der über eine Diode und einen Kon-. densator von der Zweidraht-Geberlinie gespeist ist in der Zeit, in der der Geber von der Zweidraht-Geberlinie abgeschaltet ist, und daß der Geber nach Abgabe sei-

nes Signals über ein Zeitglied und ein Schaltglied den nächstfolgenden Geber an die Zweidraht-Geberlinie anschaltet, wobei das Zeitglied des Gebers mit seinem Steuereingang unmittelbar mit der Zweidraht-Geberlinie verbunden ist und durph Anschalten der Linienspannung an den Geber anzulaufen beginnt

Bei diesem erfindungsgemäßen Fernüberwachungssystem liegen also die Geber hintereinander in einer Zweidraht-Geberlinie, geben jedoch keine analoge, sondern sie exakt definierende digitale Signale ia Form eines Bitmusters ab. Da außerdem jeder Geber nach Abgabe seiner Meldung den nächstfolgenden Geber zuschaltet, kann unschwer, beispielsweise durch Abzählen der einzelnen Zuschaltimpulse in der Zentrale festgestellt werden, ob alle Geber ordnungsgemäß eine Meldung abgegeben haben. Erst wenn dies der Fall ist, kann der gesamte Zyklus wieder von vorne beginnen. Es ist also, sowohl durch die Folgeschaltung der einzelnen Geber in der Geberlinie, wie auch durch die Abgabe exakter Bitmuster, äußerste Sicherheit gegen Störungen gegeben, und zwar sowohl gegen Störungen, die durch den Aufbau des Systems auftreten könnten wie auch gegen manipulierte Störungen. Selbstverständlich kann hierbei jeder Geber verschiedene Bitmuster auf die Geberlinie geben, die jeweils einer Information entsprechen. Der gesamte Informationsinhalt setzt sich hierbei zusammen aus der Angabe des Gebers, von dem die Information stammt, sowie der beziehungsweise den Meldungen. Damit ist nicht nur erkennbar, was gegebenenfalls einen Alarm ausgelöst hat, sondern auch welcher Geber den Alarm gegeben hat, d. h. die Alarmquelle ist unschwer in der Zentrale lokalisierbar. Das erfindungsgemäße Fernüberwachungssystem hat damit eine sehr große Störsicherheit, erlaubt die exakte Identifizierung eines alarmgebenden Gebers sowie auch die deutliche Erkennung der Alarmauslösung.

Das Fernüberwachungssystem nach der Erfindung soll durch einige Schaltschema näher erläutert werden. Hierbei zeigt

F i g. 1 schematisch die Zentrale mit einer Geberlinie, F i g. 2 schematisch die Ausführung eines Gebers,
F i g. 3 detaillierter den Aufbau eines Gebers,
F i g. 4 die schematische Anordnung der Bausteine in der Zentrale und

F i g. 5 detaillierter deren Aufbau.

Nach F i g. 1 ist erkennbar, daß die Geber 19 hintereinander in einer Zweidraht-Geberlinie 1, die von der Zentrale 2 ausgeht, liegen. Nach Abgabe eines Meßwertsignals durch die einzelnen Geber 19 werden jeweils Schalter 3 geschlossen, so daß in einer Folgeschaltung immer der in der Zweidraht-Geberlinie 1 folgende Geber 19 an die Geberlinie 1 angeschaltet wird. Nachdem sämtliche Geber 19 ihr Signal abgegeben haben, wird in der Zentrale ein Schalter geöffnet und damit die Zweidrab.t-Geberlinie 1 spannungslos gemacht Beim Wiedereinschalten der Linienspannung erreicht diese zunächst nur den ersten Geber 19, dieser gibt sein Informationssignal ab und schaltet dann den zweiten Geber 19 an die Linienspannung: dieser gibt Meldung, schaltet den dritten Geber 19 an usw. Jeder Geber 19 ist in der Lage, verschiedene Bitmuster auf die Geberlinie 1 zu geben, die jeweils einer Information entsprechen, die in der Zentrale ausgewertet werden; so wird erkannt, welcher Art die Information ist und von welchem Geber 19 sie kommt

In F i g. 2 ist das Prinzip einer möglichen Ausführung eines Gebers 19 dargestellt Beim Anschalten an die Linienspannung läuft ein Zeilglied S an und schaltet einen Bitmuster-Erzeuger 6 an die von der Zentrale 2 kommende Leitung 1. Ist die Meldezeit abgelaufen, so wird der Bitmuster-Erzeuger 6 wieder abgeschaltet and über das Schaltglied 51 der nächste Geber 19 angeschaltet

Von Alarmanlagen wird eine Dauerüberwachung gefordert; hierfür dient der Kondensator Cl als Energiespeicher, der die Meßwert-Erfassung 8 und den Speicher 7 mit Strom versorgt, wenn der Geber 19 nicht an der Linienspannung liegt Die Diode D1 verhindert während dieser Zeit ein Entladen des Kondensators Cl über andere Wege des Systems.

Das Schaltglied 51 kann als mechanischer oder als elektronischer Schalter ausgebildet sein. Das Zeitglied 5 kann als Monoflop oder als Oszillator mit Zähler 9 aufgebaut sein; letztere Ausführung ist zweckmäßig, wenn zur Bitmuster-Erzeugung bereits ein Oszillator notwendig ist Als Bitmuster-Erzeuger 6 dient vorzugsweise eine handelsübliche integrierte Schaltung, wie sie für Fernsteuerzwecke, in Infrarot- oder Ultraschail-Fernsteuersystercen verwendet wird.

In Fig.3 ist eine mögliche Ausfü^!.;ungsform eines Gebers IS unter Verwendung einer das 3itmuster erzeugenden integrierten Schaltung dargestellt Beim Anschalten der Linienspannung U₁ liegt der Ausgang eines Zählers 9 zunächst auf 0-Potential; der Ausgang des Inver'ers G1 liefert daher die Speisespannung für die integrierte Schaltung »Bitmuster-Erzeugung« 6 und dessen Oszillator. Gleichzeitig wird Ti gesperrt und der Analog-Schalter AS3 durchgeschaltet Damit gelangt die Information der Meßwert-Eriass'.ing 8 vom Speicher 7 an die Steuereingänge der Analogschalter ASi und AS2. Diese ersetzen die sonst bei Infrarotoder Ultraschall-Fernsteuersystemen üblichen Bedienungstasten. Je nachdem, welche Information die Meßwert-Erfassung abgibt, wird also ASi oder AS2 geschlossen und im Bitmuster-IC 6 das entsprechende Bitmuster erzeugt. Im Takt dieses Bitmusters geht der Ausgang des Inverters G\ auf O-Potential; dies hat bei einer Betriebsspannung von ca. 12 V Spannungseinbriiche auf der Geberlinie von ca. 2 V zur Folge, da in der Zentrale die Betriebsspannung über einen Widerstand /on ca. iiO Q(R 1 in F i g. 5) an die Geberlinie 1 gelegt wird und der Ausgangswiderstand des Inverters G1 ca. 250 Ω beträgt Der Ausgang von G t belastet also die Geberlinie im Takt des vom IC 6 erzeugten Bitmusters.

Der vom Oszillator des Bitmuster-IC 6 getaktete Zähler 9 schaltet nach Ablauf einer zur Abgabe eines Bitmusters ausreichenden Zeit den Ausgang von G 2 auf O-P0-tential, so daß die Speisespannung für Bitmuster-IC 6 und Oszillator entfällt. Es werden also keine weiteren Signale abgegeben; außerdem bleibt der Zähler 9 stehea Gleichzeitig wird der Transistor Ti durchgeschaltet, so daß der nächste Geber 19 Spannung erhält Die Diode D 2 ist lediglich eine Entkoppeldiode; Cl und Di versorgen die Meßwert-Erfassung 8 und Speicmir 7 mit Energie, solange der Geber 19 nicht an der Spannung der Geberlinie liegt. In dieser Zeit darf auch kein Strom in die übrige Schaltung abfließen; dafür sorgt ASZ, der nur für die Zeit der ßitmuster-Erzeugung geschlossen wird.

Die Beschränkung auf nur zwei die Bedienungsvasten ersetzende Analogschalter ist nicht zwingend; es lassen sich auch Geber 19 mit mehr abrufbaren Bitmustern aufbauen — je Bitmus*er ist ein Analogschalter erforderlich.

Die Belastung der Geberlinie entsprechend dem Bitmuster kann anstelle des Inverters G1 auch durch einen

Lastwiderstand erfolgen, der über ein Schaltglied (zum Beispiel Transistor) an das 0-Potential gelegt wird.

Fig.4 zeigt das Prinzip einer möglichen Ausführungsform der Auswerteschaltung in der Zentrale Z

Bei Zyklusbeginn wird über das Schaltglied 51 Span- S nung an die Geberlinie 1 gelegt Die auf der Geberlinie von den Gebern 19 ankommenden Bitmuster werden in einer Eingangsschaltung 10 verarbeitet und einem Auswerteglied 11 zugeführt Hier wird erkannt, welche Information jeweils einläuft und von welchem Geber 19 sie kommt; die so identifzierten Meldungen können dann einer Speicherung, Anzeige und Weiterverarbeitung 12 zugeführt werden.

Nachdem der letzte Geber 19 sein Signal abgegeben hat. erreicht eine Zählstufe 13 ihre je nach der Anzahl der Geber 19 programmierbare Endstellung und schaltet die Spannung der Geberlinie ab (Zyklus-Ende). Hierbei wird auch eine Zeitgeber-Schaltung (Taktteiler 14} zurückgesetzt, desgleichen nach Ablauf einer Zyklenpause die Zählstufe 13. Damit beginnt ein neuer Zyklus: Spannung wird an die Schleife 1 gelegt, der erste Geber 19 gibt sein Signal ab usw.

F i g. 5 zeigt eine mögliche Form der Auswerteschaltung unter Verwendung einer die Bitmuster erkennenden integrierten Schaltung, wie sie für Infrarot- oder Ullraschallfernbedienungen von Fernsehempfängern auf dem Markt sind.

Die Funktion ist auf eine Alarmanlage zugeschnitten, bei der alle Geber 19 im Ruhezustand das gleiche Signal (Bitmuster) abgeben. Im Falle der Alarmgabe eines Gebers 19 gibt dieser ein nur ihm eigenes Bitmuster ab, so daß die Zentrale 2 erkennen kann, welcher Geber 19 ausgelöst hat.

Die Spannung der Geberlinie U₁ wird über den Transistor 71 an die Geberlinie 1 gelegt. Der Linien-Strom fließt hierbei vom + Pol der Betriebsspannung über den Widerstand R 1 (ca. 50/2) und den Transistor 7Ί zur Geberlinie 1. Der Widerstand R 2 ist hochohmig und kann hinsichtlich der Linienspannung außer Betracht bleiben. Wird nun die Geberlinie 1 durch die Geber 19 im Bitmuster-Takt belastet, so entsteht an R 1 ein Spannungsabfall von ca. 2 Volt, wodurch T2 (ebenfalls im Bitmuster-Takt) durchgesteuert wird.

Somit kann das Bitmuster über einen Inverter / mit großem Spannungshub an das IC 11 für die Bitmuster-Auswertung gegeben werden. Der Oszillator taktet einen Takt-Teiler 14, der die Zählstufe 13 weiterschaltet. Je nach Anzahl der angeschlossenen Geber 19 gibt die Zählstufe 13 bei Erreichen eines bestimmten Schrittes ein Potential an das Gatter G, wodurch bei Koinzidenz mit dem Takt-Teiler 14 der Transistor Π gesperrt wird. Dadurch wird die Spannung U_s von der Geberlinie 1 abgeschaltet Nach Ablauf einer durch ein Zeitglied 15 »Zyklus-Pause« gesteuerten Zwischenzeit wird durch dieses Zeitglied IS die Zählstufe 13 rückgesetzt; dadurch wird Π wieder durchgesteuert und der nächste Zyklus beginnt (Mit Zyklus ist ein ganzer Durchlauf der Geberkette bezeichnet.)

Die Bitmuster-Auswertung U gibt stets nach Empfang eines erkennbaren Bitmusters einen Impuls an ihren Ausgang, wodurch der Takt-Teiler 14 rückgesetzt wird. Geschieht dies nicht innerhalb der für einen Geber 19 beziehungsweise ein Bitmuster vorgesehenen Zeit, so wird ein Störungs-Speicher 16 angesteuert Dies bedeutet ein Vorbereitungs-Potential für einen Störungszähler 17, der während der Zyklus-Pause durch das Zeitglied 15 getaktet wird. In der Zyklus-Pause wird ebenfalls durch das Zeitglied 15 der Störungs-Speicher 16 wieder rückgesetzt. Falls sich dieser Vorgang in zum Beispiel drei aufeinanderfolgenden Zyklen wiederholt, gibt der Störungszähler 17 ein Signal ab, das zur Alarmgabe führt und den Alarmspeicher 5/ setzt.

Das Rücksetzen des Takt-Teiier i4 uuri.ii jedes erkannte Signal bewirkt eine ständige Neu-Synchronisierung des gesamten Systems. Der Takt-Teiler 14 wird über den Kondensator C bei Ende der Zyklus-Pause ebenfalls rückgesetzt.

Über die gesamte Betriebszeit des erfindungsgemäßen Fernüberwachungssystems werden demnach 0-Signale abgegeben; lediglich wenn eine einstellbare Anzahl derartiger O-Signale in der Zentrale 2 nicht erkannt wird, effolgt über den Störungs-Speicher 16 beziehungsweise den Störungs-Zähler 17 eine Alarmgabe. Eintreffende Alarm-Signale werden jedoch über einen Decoder 18 auf den jeweils zugehörigen Alarmspeicher gegeben, wo die Information festgehalten und zur Anzeige gebracht wird. Gleichzeitig wird über eine Oder-Verknüpfung die weitere, zur Alarmgabe notwendige Logik angesteuert. Dieser Teil der Anlage kann über zur Zentrale 2 führende Steuerleitungen im Bedarfsfalle auch abgeschaltet werden, beispielsweise um zeitweise den gewünschten Zugang zu gesicherten Räumen zu ermöglichen.

Weiter ist es auch möglich, beispielsweise beim Einsatz des erfindungsgemäßen Fernüberwachungssystems in weitverzweigten Anlagen, als Geber eine Zentrale vorzusehen, die ihrerseits wiederum über eine weitere Geberlinie mit Meldern 19 verbunden ist. Diese »Unterzentralen« geben dann genauso wie die Geber 19 ihre spezifischen Ruhe- beziehungsweise Alarmsignale über eine Zweidraht-Geberlinie an die Zentrale 2, so daß dort erkannt werden kann, welche »Unterzentrale« angesprochen hat Dort kann wieder, wie bereits beschrieben, festgestellt werden, welcher der an diese »Unterzentrale« angeschlossenen Geber den Alarm ausgelöst hat

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Fernüberwachungssystem, bestehend aus einer auswertenden Zentrale, von der mindestens eine mit mehreren Gebern besetzte Zweidraht-Geberlinie ausgeht und die Geber in einer Folgeschaltung miteinander verbunden sind, derart, daß jeweils nach Abgabe eines Signals eines Gebers der nächstfolgende Geber zur Signalabgabe freigegeben wird, wobei jeder Geber einen Bitmuster-Erzeuger nur während einer vorbestimmten Meidezeit zur Abgabe eines Bit-Musters an die Zweidraht-Geberlinie schaltet, wobei nach Abgabe des Signals des letzten Gebers über eine entsprechende Schaltung mit Zählstufe in der Zentrale ein neuer Abfragezyklus eingeleitet wird und wobei die Zentrale eine mit der Zweidraht-Geberlinie verbundene, die von den Gebern ankommenden Bitmuster aufnehmende Eingangsschaltung aufweist, die mit einem Aüswcrieglied und einer Einrichtung zur Speicherung, Anzeige und Weiterverarbeitung der Signale verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen zwei Abfragezyklen durch die Zentrale (2) eine kurzzeitige Unterbrechung der Linienspannung und über einen Taktteiler (14) eine Zurücksetzung des Auswertegliedes (11) bewirkt wird, und

daß jeder Geber (19) einen Speicher (7) zur Speicherung seines örtlichen Signals besitzt, der über eine Diode (Di) und einen Kondensator (Ci) von der Zweidraht-Geberlinie (1) gespeist ist in der Zeit, in der der Geber (19) von der .Zweidraht-Geberlinie (1) abgeschaltet ist, und

daß der Geber (19) nach Abgabe seines Signals über ein Zeitglied (5) und ein Schaltglied (SU den nächstfolgenden Geber (19) an die Zweidraht-Geberlinie (1) anschaltet, wobei das Zeitglied (5) des Gebers (19) mit seinem Steuereingang unmittelbar mit der Zweidrahl-Geberlinie (1) verbunden ist und durch Anschalten der Linienspannung an den Geher (19) anzulaufen beginnt

2. Fernüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geber (19) mehr als eine Meßwerterfassung mit Speicher (7) aufweist.

3. Fernüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktteiler (14) durch das Auswerteglied (11) jeweils beim Eintreffen eines erkennbaren Ruhe- oder Alarmsignals rückgesetzt wird und beim Ausbleiben eines Ruhe- oder Alarmsignals nach Ablauf der durch das jeweilige Zeitglied (5) vorgegebenen Zeit einen Störungsspeicher (16) ansteuert.

4. Fernüberwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störungsspeicher (16) bei einstellbarem Überlauf einen alarmgebenden Störungs-Zähler (17) schaltet.