DE3590106C2 - System zur Signalübertragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches Telefonnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Signalüber­ tragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches Telefonnetz.

Derartige Systeme dienen zur Überwachung von Räu­ men und Anlagen und Erzeugen eines elektrischen Alarm­ signals, wenn ein anormaler Zustand, z. B. Feuer, unbefugtes Betreten oder eine Fehlfunktion irgendeiner zu überwachenden Maschine erfaßt wird. Ferner können elektrische Signale zur Anzeige des Zustandes irgendeiner Einrichtung beim Teilneh­ mer erzeugt werden, auch dann wenn kein anormaler Zustand vorliegt, z. B. Ablesen von Strommeßgeräten, meteorologischen Messungen oder Betriebsdaten von Verarbeitungsanlagen.

Die US-A 4 258 357 beschreibt ein Alarmübertra­ gungssystem mit einer Einrichtung an der Teilnehmer-End­ stelle zum Überwachen von Alarmsensoren und zum Anzeigen eines Alarmvorfalls sowie eine Einrichtung in einer Zentral­ station zum Überwachen dieser Signale und zur Anzeige eines festgestellten Alarmvorfalls. Bei der Einrichtung an der Teilnehmer-Endstelle dieses bekannten Systems wird kein Niedrigton-Signal eingesetzt, um einen Alarm zu signalisie­ ren; daher ist auch keine Einrichtung zum Erzeugen eines derartigen Niedrigtonsignals oder eine Einrichtung zur Unterbrechung eines derartigen Niedrigtonsignals vorhanden. Auch werden keine modulierten Signale sondern polarisierte Gleichstromsignale, die übliche Telefonnetzwerke beeinträch­ tigen können, zur Übertragung von Informationen zur zentra­ len Überwachungsstation verwendet.

Die US-A-3,686,439 beschreibt ein über das Tele­ fonnetz arbeitendes Überwachungssystem, bei dem ein 100 Hz- Signal verwendet wird. Ein 100 Hz-Signal ist jedoch hörbar, könnte daher nicht routinemäßig auf Telefonleitungen einge­ setzt werden, da es Interferenzen mit dem normalen Tele­ foneinsatz verursachen würde. Darüber hinaus dient dieses 100 Hz-Signal als Taktsignal des Systems, während ein 1000 Hz-Signal zum Betrieb des modulierten Systems beschrieben wird, d. h. dem Zehnfachen der Taktfrequenz. Dieses modu­ lierte Signal liegt im hörbaren Bereich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bereitzustellen, das mit einem herkömmlichen Telefon­ netz zusammenarbeitet, um zusätzliche Funktionen zu ermögli­ chen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprü­ che gelöst.

Das erfindungsgemäße System verwendet keine Hilfs­ signale, die für den Teilnehmer während des normalen Tele­ fonbetriebs hörbar sind. Ferner werden keine Signale ober­ halb des hörbaren Frequenzbereichs verwendet. Das System er­ fordert keine speziellen elektrischen Filter innerhalb des gewöhnlichen Telefonnetzes und gewährleistet einen hohen Grad an einer zuverlässigen Überwachung der Geräte in den Räumlichkeiten des Teilnehmers.

An einem Ort, an dem eine Gruppe von Teilnehmerlei­ tungen, die durch das System bedient werden sollen, bequem zugänglich ist, wird eine zentrale Steuereinheit (im folgenden auch als "Abfrageeinrichtung" bezeichnet) mit allen diesen Teilnehmerleitungen verbunden. In der Räumlichkeit jedes Teil­ nehmers wird eine individuelle elektronische Einheit (im fol­ genden als "Teilnehmerendstelle" oder "STU" bezeichnet) mit dessen Teilnehmerleitung verbunden.

Mit jeder STU sind verschiedene Geräte verbunden, die durch das System überwacht werden sollen, so daß ihre Aus­ gangssignale in der STU in elektrischer Form verfügbar sind.

In einer Ausführungsform fragt die Abfrageeinrichtung die STUs zu geeigneten Zeiten mittels eines hörbaren Signals innerhalb des hörbaren Bereichs ab. Die STUs antworten mittels eines ähnlichen Signals zur Anzeige des Zustandes der Geräte in den Räumlichkeiten des entsprechenden Teilnehmers.

Dieses normale Frage- und Antwortmuster ist auf Zeiten beschränkt, während denen das Telefon des Teilnehmers aufgelegt ist, das heißt, wenn der Teilnehmer das Telefon nicht für übliche Zwecke verwendet, und wird unterbrochen, wenn der Teilnehmer das Telefon aufnimmt (das heißt ein abge­ nommener Zustand geschaffen wird).

Ein besonderes Signal mit einer Frequenz weit unter dem hörbaren Bereich wird ebenfalls an der STU erzeugt und zu der Abfrageeinrichtung über die Telefonleitung übertragen, die natürlich ebenfalls die anderen herkömmlichen Telefon­ signale wie Stimme, Wählton, Freizeichen, Besetztzeichen usw. trägt. Dieses besondere Signal (im folgenden als "Niedrigton" bezeichnet) ist vorzugsweise dauernd, sowohl während des auf­ gelegten als auch während des abgenommenen Zustands vorhanden, jedoch nur dann, wenn alle Geräte in den Räumlichkeiten des bestimmten Teilnehmers sich in ihrem vorbestimmten normalen oder sicheren Betriebsbereich befinden.

Wenn eines oder mehrere dieser Geräte von diesem Be­ reich abweichen, daß heißt einen Gefahrenzustand oder Alarmzu­ stand annehmen, wird die Erzeugung des Niedrigtons innerhalb der STU unterbrochen. Eine derartige Unterbrechung des Niedrig­ tons wird durch die Abfrageinrichtung erfaßt und bewirkt eine unmittelbare Rückfrage bei der betreffenden STU, die der Ur­ sprung dieses Phänomens ist, auch wenn das zugeordnete Telefon abgenommen ist, so daß diese STU normalerweise zu dieser Zeit nicht abgefragt (oder nicht antworten) würde. Die Antwort auf eine derartige Anfrage, die dann durch die STU erzeugt wird, liefert eine Information über den Grund des beobachteten Phäno­ mens, das heißt über die Ursache der Gefahr oder des Alarms.

Wie oben ausgeführt, findet die Abfrage und Antwort innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs statt und wird daher jeder anderen Verwendung des Telefons während des abgenommenen Zustands überlagert, zum Beispiel einem Gespräch des Teilnehmers. Dies tritt jedoch nur im Falle der Anzeige eines Alarms oder einer Gefahr auf. Es stellt daher keine Beeinträchtigung dar und wird auch durch die Telefonnormen nicht verboten. Es hat tatsächlich die wünschenswerte Nebenwirkung, gleichzeitig den Telefonteilnehmer auf die Situation aufmerksam zu machen.

Wenn kein derartiges, vorstehend beschriebenes Phäno­ men auftritt, fragt die Abfrageeinrichtung normalerweise die einzelnen STUs in einer vorbestimmten zyklischen Folge ab. Es sind jedoch ebenfalls andere Abweichungen von der Folge in vor­ teilhafter Weise vorgesehen. Wenn beispielsweise eine bestimmte STU als Teil des Systems zuerst aktiviert wird, wird sie vor­ zugsweise unmittelbar abgefragt, auch wenn dies außerhalb der normalen Folge liegt, um den Zustand ihrer zugeordneten Geräte ohne Verzögerung zu bestimmen. Ebenfalls wird, immer wenn ein Teilnehmer auflegt, die STU an dieser Stelle vorzugsweise un­ mittelbar abgefragt, auch wenn ein Niedrigton keinen Gefahren- oder Alarmzustand anzeigt.

In einer anderen Ausführungsform ist das Niedrigton­ signal der Ursprung der Information hinsichtlich der Zustände der Geräte an einer STU. Statt mit der Übertragung eines Ab­ fragesignals und dem Empfang der Antworten zu beginnen, über­ wacht die Abfrageeinrichtung das Vorhandensein oder Nichtvor­ handensein des Niedrigtonsignals sowohl im abgenommenen als auch im aufgelegten Zustand des Telefons. Nur wenn das Niedrigton­ signal nicht vorhanden ist, wodurch eine Veränderung des Zu­ stands mindestens eines der Geräte angezeigt wird, fragt die Abfragevorrichtung die entsprechende STU, um den Grund für das Aussetzen des Niedrigtonsignals zu bestimmen.

Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf die fol­ gende Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Gesamtsystems einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Abfrageeinrichtung, die einen Teil der Ausführungsform von Fig. 1 bildet; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Teilnehmerendstelle (oder STU), die einen Teil der Ausführungsform von Fig. 1 bildet.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Elemente in den unterschiedlichen Figuren.

Fig. 1 zeigt ein an sich in jeder Hinsicht herkömm­ liches Telefonnetz 10. Tatsächlich ist es eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung, daß sie unter Verwendung eines her­ kömmlichen Telefonnetzes durchgeführt werden kann, ohne den Betrieb im geringsten zu stören.

Dieses Netz 10, das in Fig. 1 in einer sehr verein­ fachten Form dargestellt ist, umfaßt mehrere Teilnehmertelefon­ handapparate, die mit den entsprechenden Bezugszeichen 11, 12 und 13 bezeichnet sind. Jeder dieser Handapparate ist mit seiner eigenen örtlichen Telefonleitung oder Ringleitung verbunden. Diese sind mit den entsprechenden Bezugszeichen 14, 15 und 16 bezeichnet. Diese Ortsleitungen führen wiederum alle zu einem Schaltsystem 17, das normalerweise in der Telefonzentrale an­ geordnet ist. Alle diese Elemente des Systems können im wesent­ lichen irgendeine übliche Form aufweisen. Die Teilnehmerhand­ apparate 11, 12, 13 können Wähl- oder Druckknopfapparate sein. Der Schalter der zentralen Schaltstelle 17 kann ein Drehschal­ ter oder ein Kreuzschienenschalter oder ein vollständig elek­ tronisch arbeitender Schalter sein. Die Ortsleitungen 14, 15, 16 können ebenfalls eine geeignete, herkömmliche Form haben, beispielsweise Verstärkerleitungen, Entzerrerleitungen usw., vorausgesetzt, daß sie in der Lage sind, Niedrigtonsignale weiterzuleiten.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt das System von Fig. 1 ferner eine Abfrageeinrichtung 18. Diese Abfrageinrichtung ist vorzugsweise an einem Ort angeordnet, an dem sie bequem mit den verschiedenen Teilnehmerleitungen verbunden werden kann. Dies kann die Zentrale sein, an der die Schalteinrichtung 17 ebenfalls angeordnet ist. In Fig. 1 sind Verbindungen 19, 20 und 21 zwischen der Abfrageeinrichtung 18 und den entsprechenden Leitungen 14, 15 und 16 dargestellt. Weiter sind gemäß der vorliegenden Erfindung an jeder einzelnen Teilnehmerstelle getrennte Teilnehmerendstellen, abgekürzt als STU, vorgesehen, die mit dem Bezugszeichen 22, 23 und 24 be­ zeichnet sind.

Es wird auf die Tatsache hingewiesen, daß in Fig. 1 nur eine Einrichtung für drei Teilnehmer dargestellt ist. Es ist jedoch selbstverständlich, daß dies nur aus Gründen der Einfachheit der Darstellung der Fall ist. Die Erfindung kann für eine größere Anzahl Teilnehmer verwendet werden, wobei die Zahl der Handapparate, Verbindungen und STUs ebenfalls ent­ sprechend erhöht wird. Dies wird in Fig. 1 symbolisch durch mittels gestrichelter Linien überbrückter Zwischenräume zwischen den vorgenannten Elementen des gesamten Systems dargestellt.

Fig. 2 zeigt das "Innere" der Abfrageeinrichtung 18, nämlich einen ersten, einen zweiten und einen dritten Multi­ plexer 25, 26 und 27. Es handelt sich hierbei um Zeitmulti­ plexer, die in üblicher Weise die Signale von den unterschied­ lichen Verbindungen 19, 20 und 21 zu unterschiedlichen Zeiten auswählen und die so ausgewählten Signale zu ihren entsprechen­ den Ausgängen übertragen. Darüberhinaus ist der Multiplexer 25 eine Zweiwegeinrichtung, die auch in der Lage ist, wahlweise zu unterschiedlichen Zeiten an den anderen "Enden" des Multi­ plexers 25 zugeführte Signale an die unterschiedlichen Verbin­ dungen 19, 20 und 21 zu verteilen. Somit kann jedes Ende des Multiplexers 25 je nach Verwendungszweck als Eingang und Aus­ gang dienen. Der Multiplexer 25 ist mit einem Sende-Empfangs­ schalter 28 (auch abgekürzt als T/R Schalter) verbunden. Der Teil des T/R Schalters 28, der im Empfangsbetrieb arbeitet, liefert wiederum Signale vom Multiplexer 25 zum Demodulator 29 für mit Frequenzumtastung frequenzmodulierte (abgekürzt FSK-) Signale. Der Teil des T/R Schalters 28, der im Sendebetrieb arbeitet, empfängt seine (zu übertragenden) Eingangssignale von einem Modulator 30 für FSK-Signale.

Der Demodulator 29 liefert wiederum seine Ausgangs­ signale zu der Systemsteuerung 31, und der Modulator 30 em­ pfängt seine Eingangssignale von derselben Steuerung 31.

Die Multiplexer 26 und 27 leiten ihre entsprechenden Ausgangssignale zu den unterschiedlichen Filtern 32, 33. Der Filter 32 liefert wiederum seine Ausgangssignale zum Detektor 34, während der Filter 33 seine Ausgangssignale dem Detektor 35 zuführt. Beide Detektoren führen schließlich ihre Ausgangs­ signale der gleichen, oben erwähnten Systemsteuerung 31 zu.

Aufgrund der ineinandergreifenden Beziehung zwischen den Arbeitsweisen der verschiedenen Elemente der Abfrageein­ richtung 18, die in Fig. 2 dargestellt sind, und den Elementen jedes STU 22, 23 und 24 (siehe Fig. 1) sollen letztere in wei­ teren Einzelheiten beschrieben werden, bevor auf die voll­ ständige Beschreibung der Arbeitsweisen beider eingegangen wird. Diesbezüglich wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die das "Innere" des STU 22 zeigt. Selbstverständlich sind alle STUs hinsichtlich ihrer Konstruktion im wesentlichen identisch, so daß die Beschreibung des STU 22 gleichermaßen für die STUs 23 und 24 und für irgendein zusätzliches STU zutrifft, das durch die gestrichelten Linien zwischen der STU 23 und der STU 24 in Fig. 1 symbolisiert ist.

Die STU 22 (Fig. 3) ist mit der Leitung 14 verbunden, die ebenfalls den Teilnehmerhandapparat 11 mit dem Netzschal­ ter 17 und der Abfrageeinrichtung 18 verbindet.

Die von der Leitung 14 empfangenen Signale werden innerhalb der STU 22 einem Filter 36 zugeführt, dessen Ausgangs­ signal einem Demodulator 37 für frequenzmodulierte FSK-Signale zugeführt wird.

Von einem Modulator 38 für frequenzmodulierte FSK- Signale werden Signale der Leitung 14 zugeführt.

Der Leitung 14 werden ebenfalls Signale von einem Signalgenerator 39 zugeführt.

Die Ausgangssignale vom Demodulator 37 werden wiederum dem Signalverarbeitungsschaltkreis 40 zugeführt.

Die Signalquellen 41, 42 und 43 in Fig. 3 stellen elektrische Signalausgänge von entsprechenden Geräten (nicht dargestellt) dar, die in den gleichen Räumlichkeiten wie die STU 22 und der Handapparat 11 angeordnet sind, und die durch das die vorliegende Erfindung darstellende System überwacht werden sollen.

Beispielsweise kann die Signalquelle 41 ein Relais sein, das immer dann schließt und dadurch einen elektrischen Signalweg schafft, wenn eine Feueralarmeinrichtung in den Räumlichkeiten des Teilnehmers einen Alarmzustand erfaßt. Auf der gleichen Ebene kann die Signalquelle 42 ein Relais darstellen, das in ähnlicher Weise arbeitet, wenn eine Ein­ bruchsicherung aktiviert wird, und die Signalquelle 43 kann in ähnlicher Weise für den Fall von Unterbrechungen in einem Tem­ peraturregelsystem wirken.

Im folgenden sollen die Arbeitsweisen der oben be­ schriebenen Bauteile beschrieben werden, wobei zuerst darauf hingewiesen werden soll, daß die Abfrageeinrichtung 18 und jede STU 22, 23 und 24 in Form einer als geschlossener Regel­ kreis zu bezeichnenden Beziehung miteinander in Verbindung stehen. Das heißt, die Abfrageeinrichtung erzeugt Signale, die zu der STU übermittelt werden, die darauf antwortet und Signale zurück zu der Abfrageeinrichtung sendet, usw. hin und her, in einem "geschlossenen Regelkreis".

Im folgenden wird daher zuerst der "geschlossene Regelkreis" beschrieben, beginnend mit der Systemsteuerung 31, die mit dem FSK-Modulator 30 (Fig. 2) verbunden ist. Diese Systemsteuerung ist so aufgebaut, daß sie wiederholt am Aus­ gang FSK-modulierte Signale in einem vorbestimmten Muster er zeugt. Dieses Muster ist so, daß die STUs 22, 23, 24, die einen Teil des gesamten Systems bilden, darauf antworten, um wiederum gewisse Ausgangssignale zu erzeugen, wie im folgenden beschrie­ ben. Der FSK-Modulator 30 antwortet durch die Erzeugung von den Signalen von der Steuerung 31 entsprechenden FSK-modulierten Signalen. Die zwei verwendeten Trägerfrequenzen liegen vorzugs­ weise bei etwa 2.700 und 2.900 Hz, das heißt, in der Nähe des oberen Endes des Frequenzbandes, das durch eine typische ört­ liche Telefonleitung gelangt.

Diese FSK-modulierten Signale vom Modulator 30 ge­ langen dann durch den T/R Schalter 28 zum Multiplexer 25. Dort werden ebenfalls Steuersignale von der Systemsteuerung 31 in einer solchen zeitlichen Zuordnung zu den Signalen vom FSK- Modulator 30 zugeführt, daß letztere zu einer der Verbindungen 19, 20 und 21 geleitet werden, in Abhängigkeit davon, welche der STUs 22, 23 oder 24 die beabsichtigte Bestimmungsstation dieser Signale vom FSK-Modulator 30 zu diesem Zeitpunkt ist.

Falls die beabsichtigte Bestimmungsstation für eine besondere Signalfolge die STU 22 ist, liefert der Multiplexer 25 diese Folge zur Verbindung 19, wenn sie die STU 22 über die Telefonleitung 14 erreicht. Es ist zu beachten, daß die gleiche Signalfolge ebenfalls den Handapparat 11 über die Leitung 14 erreicht. Weiteres hierüber soll später ausgeführt werden.

Nach dem Erreichen der STU 22 wird, nun unter Bezug­ nahme auf Fig. 3, die oben beschriebene Signalfolge im FSK-De­ modulator 37 nach dem Durchgang durch das Filter 36 demodu­ liert, das vorzugsweise ein Bandpaßfilter ist und so aufge­ baut ist, daß selektiv das durch die beiden FSK-Trägerfrequenzen belegte Frequenzband übertragen wird (zum Beispiel das Band von 2.700 bis 2.900 Hz). Am Ausgang des Demodulators 37 werden daher die modulierten, ursprünglich durch die Steuerung 31 ge­ lieferten Signale (Fig. 3) rekonstruiert. Diese rekonstruier­ ten Signale werden der Signalverarbeitungseinheit 40 in der STU 22 zugeführt.

Diese Verarbeitungseinheit 40 ist so aufgebaut, daß sie auf die oben erwähnten Signale antwortet, und eine Folge modulierter Signale erzeugt, die wiederum dem FSK-Modulator 38 zugeführt werden, wo sie eine entsprechende Folge von FSK- modulierten Signalen erzeugen, vorzugsweise bei den gleichen Trägerfrequenzen wie die von der Abfrageeinrichtung 18 em­ pfangenen Signale. Diese Folge FSK-modulierter Signale kehrt über die Leitung 14 und die Verbindung 19 zu der Abfrageein­ richtung zurück. Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß diese Antwortsignalfolge natürlich ebenfalls den Handapparat 11 er­ reicht.

An der Abfrageeinrichtung wird der Multiplexer 25 durch die Steuerung 31 in zeitlicher Zuordnung zu der erwar­ teten Ankunft dieser Antwortsignalfolge von der STU 22 akti­ viert, so daß Signale an der Verbindung 19 über den Empfangs­ teil des T/R Schalters 28 zum FSK-Demodulator 29 gelangen. Der Demodulator 29 gewinnt die Signale, die zur Modulation der FSK-Signale an der STU 22 verwendet wurden, zurück und führt dieselben der Systemsteuerung 31 zu.

Betrachtet man nun wieder die STU 22 (Fig. 3), so liefern die durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 20 er­ zeugten modulierten Signale eine Information über den Zustand der Signalquellen 41, 42 und 43. Wenn beispielsweise an der STU 22 gerade keine Relaisschließungen zur Anzeige von Alarm­ zuständen der verschiedenen überwachten Gerate stattfinden, wird durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 40 ein vorbe­ stimmtes Muster modulierter Signale erzeugt. Wenn ein oder mehrere Relais schließen, werden entsprechend unterschiedliche Muster erzeugt, und die (demodulierten) Signale, die letztlich die Steuerung 31 von der STU 22 erreichen, sind ebenfalls unterschiedlich. Die Systemsteuerung 31 antwortet auf das be­ sondere Muster der empfangenen Signale in einer besonderen Weise. Wenn beispielsweise ein Signalmuster empfangen wird, das anzeigt, daß an der Signalquelle 41 der STU 22 (Fig. 3) ein Alarmzustand herrscht, liefert die Systemsteuerung 31 ein entsprechendes Alarmsignal zu irgendeiner gewünschten Anzeige. Dies kann beispielsweise eine Anzeige bei der Feuerwehr sein, die für die Räumlichkeiten des Teilnehmers zuständig ist, in denen die STU 22 angeordnet ist. Derartige Anwendungen der von jeder STU empfangenen Signalmuster sind an sich üblich und können eine der vielfältigen Formen aufweisen, ohne daß die Merkmale des gesamten Systems, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, beeinträchtigt werden. Die Einrichtungen für die Realisierung dieser Anwendungen werden daher hier nicht weiter beschrieben oder dargestellt.

Es wird nun wieder darauf eingegangen, daß, wie bereits erwähnt, die FSK-Signale, die zwischen der Abfrageeinrichtung 18 und irgendeiner gegebenen STU bin- und herlaufen, ebenfalls den Telefonhandapparat erreichen, dem die STU zugeordnet ist. Dies ist solange kein Problem, wie das Telefon aufgelegt ist, da diese FSK-Signale durch den Teilnehmer bei aufge­ legtem Zustand des Hörers unbemerkt bleiben. Dies gilt jedoch nicht während des abgenommenen Zustands des Hörers. Die FSK- Signale liegen innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs. Sie werden daher von dem Teilnehmer gehört, wenn er versucht, das Telefon für ein normales Gespräch zu verwenden. Dies ist sehr störend, insbesondere, da diese FSK-Signale absichtlich in kur­ zen Intervallen wiederkehren, um den relativ aktuellen Zustand der zu überwachenden Geräte anzuzeigen. Auch wenn das Geräusch dieser FSK-Signale für den Teilnehmer akzeptabel wäre, würden sie dennoch in vielen Fällen gegen die Vorschriften der Telefon­ gesellschaften und/oder gegen staatliche Vorschriften verstoßen, die die Einführung derartiger hörbarer Fremdsignale in das Netz während des abgenommenen Zustands verbieten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem wie folgt gelöst:

Der Generator 39, der an jeder STU (Fig. 3) vorgesehen ist, ist so aufgebaut, daß er Signale mit einer Frequenz im we­ sentlichen unterhalb des hörbaren Frequenzbereiches erzeugt.

Beispielsweise kann dieser Generator 39 in der Lage sein, Signale mit einer Frequenz von etwa 25 Hz zu erzeugen. Aufgrund dieser Arbeitsweise bei einer derart niedrigen Frequenz wird der Generator 39 als ein "Niedrigton"-Generator bezeichnet.

Der Generator 39 arbeitet nicht kontinuierlich. Er wird vielmehr durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 40 ge­ steuert, so daß er sich in einem der beiden Zustände befindet. Solange die Signalquellen 41, 42 und 43 sich alle in ihrem Nicht-Alarmzustand befinden, bewirkt der Signalverarbeitungs­ schaltkreis 40, daß der Niedrigtongenerator 39 sein niedrig­ frequentes Ausgangssignal erzeugt, das daraufhin die Abfrage­ einrichtung 18 über die Telefonleitung 14 und die Verbindung 19 erreicht. Im Gegensatz dazu bewirkt der Signalverarbeitungs­ schaltkreis 40, immer wenn eine oder mehrere der Signalquellen 41, 42 oder 43 sich in einem Alarmzustand befinden, daß der Niedrigtongenerator 39 die Erzeugung des niedrigfrequenten Ausgangssignals unterbricht. Dieses niedrigfrequente Signal erreicht somit auch nicht die Abfrageeinrichtung 18. Wie be­ reits erwähnt, ist jede STU im wesentlichen in ähnlicher Weise wie die STU 22 aufgebaut, die im einzelnen in Fig. 3 darge­ stellt ist und arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise.

An der Abfrageeinrichtung 18 werden die Multiplexer 26 und 27 durch die Systemsteuerung 31 erregt, so daß sie sequentiell die an den Verbindungen 19, 20, bzw. 21 anliegenden Signale auswählen.

Vom Multiplexer 26 wird ein Signal, das in der perio­ dischen Folge den aufgelegten Zustand der unterschiedlichen Handapparate 11, 12 und 13 darstellt, über das Filter 32 und den Auflegedetektor 34 abgeleitet und der Systemsteuerung 31 zugeführt.

Vom Multiplexer 27 wird ein Signal abgeleitet, das ebenfalls in periodischer Folge das Vorhandensein oder Nicht­ vorhandensein des niedrigfrequenten Signals von den verschiede­ nen Niedrigtongeneratoren der STUs 22, 23 und 24 darstellt, über das Filter 33 abgeleitet und der Systemsteuerung 31 zuge­ führt.

Es soll nun beobachtet werden, was während jeder von vier möglichen Situationen geschieht, die an irgendeiner gege­ benen STU vorherrschen, zum Beispiel der STU 22 von Fig. 3.

Eine mögliche Situation ist die, daß der der STU 22 zugeordnete Telefonhandapparat 11 aufgelegt ist und kein Alarm­ zustand an der STU 22 vorliegt. Der aufgelegte Zustand wird an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt und der Ausgang des FSK- Modulators 30 wird periodisch der STU 22 zugeführt, die mit einem Nicht-Alarmausgang ihres FSK-Modulators 38 antwortet. Dies wird mittels des FSK-Demodulators 29 erfaßt, und die System­ steuerung 31 nimmt keine Alarmhandlung vor, sondern folgt ein­ fach der periodischen Abtastung der Verbindung zu dieser STU sowohl für das fortdauernde Auflegesignal als auch für die fortdauernden Nicht-Alarm FSK-Signale.

Eine zweite mögliche Situation ist die, daß der Tele­ fonhandapparat 11 weiterhin aufgelegt bleibt, daß jedoch an der STU 22 ein Alarmzustand eintritt. Der aufgelegte Zustand wird weiterhin an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt und der Ausgang vom FSK-Modulator 30 wird weiterhin periodisch der STU 22 zu­ geführt. Die STU antwortet jetzt jedoch mit einem Alarmsignal von ihrem FSK-Modulator 38. Dies wird durch den FSK-Demodulator 29 erfaßt und die Systemsteuerung 31 nimmt die geeignete Alarm­ handlung, wie oben beschrieben, vor.

Eine dritte Situation ist die, daß der Telefonhand­ apparat 11 abgenommen ist, und daß kein Alarmzustand an der STU 22 vorliegt. Dieser abgenommene Zustand wird nun an der Abfrageeinrichtung 18 festgestellt, die daraufhin für die Dauer dieses dritten Zustands keine Ausgangssignale vom FSK- Modulator 30 der STU 22 zuführt, vorausgesetzt, daß die Abfra­ geeinrichtung 18 auch ein Niedrigtonsignal feststellt, das sie von der gleichen STU empfängt. Es soll daran erinnert werden, daß ein Niedrigton vom Generator 39 erzeugt wird, wenn kein Alarmzustand vorliegt.

Die vierte Situation ist die, daß der Telefonhand­ apparat 11 wiederum abgenommen ist, wobei jedoch mindestens ein Alarmzustand an der STU 22 vorliegt. Der abgenommene Zu­ stand an der STU 22 wird wiederum an der Abfrageeinrichtung 18 festgestellt, wobei jedoch kein Niedrigtonsignal von der glei­ chen STU festgestellt wird. Unter diesen Umständen liefert die Abfrageeinrichtung 18 Ausgangssignale der gleichen Art vom FSK-Modulator 30 zur STU 22, wie sie sie zuführen würde, wenn sich der Handapparat 11 im aufgelegten statt im abgenommenen Zustand befände. Dies bewirkt natürlich eine Antwort von der STU 22 in Form von FSK-modulierten Signalen von ihrem Modula­ tor 38, die wiederum an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt werden und zur Erzeugung der gewünschten Alarmantwort verwendet werden.

Es ist jetzt zu erkennen, daß solange kein Alarmzustand an der STU vorliegt, keine Signale im hörbaren Bereich bei Be­ trieb der vorliegenden Erfindung vorliegen, während der zuge­ ordnete Telefonhandapparat durch den Teilnehmer benutzt wird. Dies erfüllt die Teilnehmerwünsche und stimmt mit den Vor­ schriften überein. Wenn andererseits ein Alarmzustand vorliegt, gibt es derartige hörbare Signale, auch wenn der Telefonhand­ apparat benutzt wird, und zwar in Form von FSK-modulierten Signalen, die zwischen der Abfrageeinrichtung und den Räum­ lichkeiten des Teilnehmers hin- und herlaufen. Während der Alarmzustände sind derartige hörbare Signale nicht nur durch die Vorschriften gestattet, sondern ebenfalls vom Standpunkt des Teilnehmers in hohem Maße erwünscht, da sie den Teilnehmer sofort warnen, daß ein Alarmzustand vorliegt.

Es ist ebenfalls klar, daß mittels der Multiplexer 25, 26 und 27 in der Abfrageeinrichtung 18 (Fig. 2) für die STUs 23, 24 in periodischer Folge die gleiche Behandlung ge­ währleistet ist, wie sie hinsichtlich der STU 22 gegeben ist. Das heißt, zuerst wird die Abfrageeinrichtung 18 so verbunden, daß sie mit der STU 22 in der oben beschriebenen Weise zusammen­ wirkt, dann wird sie mit der STU 23 für den gleichen Zweck ver­ bunden, dann mit der STU 24 usw. in periodischer Folge.

Wenn mehr als drei STUs vorgesehen sind - was norma­ lerweise bei jeder beliebigen praktischen Anwendung der Fall ist - werden alle in periodischer Folge in der oben für die einzige STU 22 beschriebenen Weise behandelt.

Eine Reihe zusätzlicher Betrachtungen hinsichtlich der vorliegenden Erfindung sind angebracht.

Eine besonders "glückliche" Kombination der zusammen­ wirkenden Merkmale kann darin gesehen werden, daß in erster Linie der hochfrequente Teil des hörbaren Bereichs für eine Warnung im aufgelegten Zustand des Telefonapparates verwendet wird, während für eine anfängliche Warnung im abgenommenen Zustand des Telefonapparates ein unterhalb des hörbaren Be­ reichs liegendes Signal verwendet wird.

Die Verwendung des hochfrequenten Teiles ermöglicht eine relativ hohe Datenrate, was bedeutet, daß eine relativ detaillierte Information über die zu überwachenden Geräte er­ halten werden kann und daß dies auch häufig wiederholt werden kann, und daß relativ viele STUs vom System aufgenommen werden können. Die Verwendung der unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Frequenz macht es möglich, ohne Störung während der (vermutlich überwiegenden) Zeiten zu sprechen, wenn kein Alarm vorliegt. Durch das Verschieben der von der unterhalb des hör­ baren Bereichs liegenden Frequenz zur hohen Frequenz wird je­ doch die gewünschte detaillierte Information erhalten, wenn sie gebraucht wird, das heißt, wenn ein Alarmzustand vorliegt, und zwar auch während der Zeiten, zu denen der Handapparat sich im abgenommenen Zustand befindet.

Es ist ebenfalls bemerkenswert, daß der Niedrigton eine Redundanz für die Alarmfunktion des Systems während des auf ge­ legten Zustands liefert. Während dieses Zustands wird der Niedrigton weiter von jeder STU der Abfrageeinrichtung zuge­ führt, solange kein Alarm an der STU vorliegt. Jede Niedrig­ tonunterbrechung während des aufgelegten Zustands wird eben­ falls durch die Abfrageeinrichtung erfaßt und liefert eine so­ genannte "Grob"-Sicherheitsalarmanzeige für die detailliertere Anzeige, die normalerweise durch die FSK-modulierte Antwort von der STU erzeugt wird.

Die Alarmanzeige während der Zeiten, zu denen der Handapparat abgenommen ist, ist ferner ausfallsicher, da das Nichtvorhandensein des Niedrigtonsignals einen Alarmzustand anzeigt. Somit bewirkt ein Ausfall in den Bauteilen der STU eine Pseudoalarmanzeige, der eine sofortige Berichtigung folgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt es zusätzlich zu den oben beschriebenen einen weiteren Fall, wenn eine bestimmte STU die FSK-modulierte Signalfolge von der Abfrageeinrichtung 18 übertragen bekommt, auch wenn diese STU in der periodischen Folge eigentlich nicht an der Reihe ist.

Dieser Fall ist die Rückkehr vom abgenommenen Zustand zum aufgelegten Zustand des zugehörigen Telefonhandapparates.

Wie vorstehend ausgeführt, wird der Zustand jedes Te­ lefonhandapparates für jede STU an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt. Wenn auf diese Weise ein Wechsel vom abgenommenen Zu­ stand zum aufgelegten Zustand erfaßt wird, wird die STU in den Räumlichkeiten dieses Teilnehmers vorzugsweise als nächste ge­ schaltet, um das FSK-modulierte Signal von der Abfrageein­ richtung zu empfangen, und ist somit ebenfalls die nächste, die ihre FSK-modulierte Antwort liefert. Der Grund hierfür besteht darin, daß nur eine nicht detaillierte Information über den Zu­ stand der Geräte an diesem Ort während der vorangegangenen Zeitdauer mit abgenommenem Handapparat erhalten wurde und es wünschenswert erscheint, diese Information ohne Verzögerung zu aktualisieren, wenn der abgenommene Zustand des Handapparates nicht länger vorliegt.

Ein weiteres, sehr bemerkenswertes Merkmal der Er­ findung besteht darin, daß die einzelnen Teile des gesamten Systems Teile einer Reihe bekannter Ausführungsformen sein können.

So weisen alle Elemente der Abfrageeinrichtung 18 (Fig. 2) ebenso wie alle Teile der STU 22 (Fig. 3) eine be­ kannte Form auf.

Betrachtet man zunächst die Abfrageeinrichtung 18, so erkennt man, daß die Multiplexer 25, 26 und 27 eine bekannte Bauweise aufweisen. Die Filter 32 und 33 können eine bekannte Bauweise aufweisen, die zur Auswahl der bestimmten Frequenzen geeignet ist, die dem Detektor 34 für den Zustand des Telefonhandappa­ rates bzw. dem Niedrigtondetektor 35 geleitet werden. Diese Detektoren selbst sind ebenfalls bekannt, wobei der Detektor 34 des Zustands des Telefonhandapparates ein herkömmliches Teil des Telefonsystems ist, und der Niedrigtondetektor 35 ein Detektor ist, der das Vorhandensein oder Nichtvorhandenseins des 25 Hz-Niedrigtonsignals erfaßt. Der T/R Schalter 28 ist von bekannter Bauweise und die Systemsteuerung 31 kann irgend­ einen bekannten Schaltkreis einschließen, der in der Lage ist, die beschriebenen richtungsbetriebenen Abfrage- und Antwort- Steuerfunktionen durchzuführen. Somit kann die Systemsteuerung 31 eine herkömmliche Quelle für Taktsignale umfassen, von denen die sequentiellen Arbeitssignale für die Multiplexer 25, 26 und 27 abgeleitet werden. Ebenfalls durch von den Takt­ signalen abgeleitete Signale können die Quellen, wie zum Bei­ spiel Schieberegister der modulierten Signalfolgen für den FSK-Modulator 30 angetrieben werden. UND-Gliederschaltkreise können verwendet werden, um das gleichzeitige Vorhandensein der Signale für den abgenommenen Zustand des Handapparates und der Niedrigtonsignale zu erfassen. Eine derartige Erfassung wird durch herkömmliche Schaltkreise zur Verhinderung von Signalen an dem FSK-Modulator 30 erreicht. Umgekehrt bewirkt die Nicht­ erfassung dieser gleichzeitigen Signale die Übertragung der­ artiger Signale zum FSK-Modulator.

Im folgenden sollen die STU 22, der FSK-Demodulator 37 und der FSK-Modulator 38 betrachtet werden, die wiederum eine bekannte Bauweise aufweisen können, ebenso wie der Filter 36, der vor dem Demodulator 37 liegt. Der Niedrigtongenerator kann ebenfalls eine bekannte Form haben, die in der Lage ist, bei Erregung die gewünschten 25 Hz-Signale zu erzeugen. Die Signalquellen können einfache Relaisschaltkreise sein, die durch entsprechende Alarme betätigt werden, und die Signalverarbeitungs­ vorrichtung kann ein bekannter digitaler Logikschaltkreis sein, oder als Mikroprozessorschaltkreis ausgebildet sein, der in üblicher Weise programmiert ist, um die geeigneten, zeitlich synchronisierten Signale abzugeben, wie bereits beschrieben.

Das Telefonsystem selbst wird durch die Erfindung nicht beeinträchtigt. Es ist kein zusätzliches Filter im Telefon­ system erforderlich; insbesondere findet kein Einstreuen der Niedrigtonsignale von einer Seite des Netzschalters 17 zur anderen statt, da der Netzschalter aus anderen Gründen geeignete Filtervorrichtungen aufweist, nämlich um die unterschiedlichen Niveaus des Gleichstroms auf den gegenüberliegenden Seiten des Schalters voneinander zu trennen.

Wenn das System der vorliegenden Erfindung nicht ver­ wendet wird, um einen Alarm zu signalisieren, sondern um andere Zustände der Geräte in der Räumlichkeit eines Teilnehmers zu übermitteln, wie z. B. Meßwertablesungen, meteorologische Messungen usw., kann der Niedrigton verwendet werden, um anzuzeigen, daß alle Meß­ instrumente arbeiten, sogar während der Telefonhandapparat sich im abgenommenen Zustand befindet. Während der Zeiten, zu denen der Handapparat aufgelegt ist, können die Signale von jeder ge­ gebenen STU dann die gewünschten, detaillierteren Daten über die Geräte liefern.

Das in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte System kann in einer zweiten Weise betrieben werden. Statt die Überwachung durch die Übertragung von Abfragesignalen und den Empfang von Antworten zu beginnen, kann die Abfrageeinrichtung 18 das Vor­ handensein oder Nichtvorhandensein der Niedrigtonsignale er­ fassen und nur nach dem Verschwinden des Niedrigtonsignals einer bestimmten STU diese STU abfragen, um den Grund für das Verschwinden des Niedrigtonsignals zu ermitteln. In dieser Be­ triebsweise liefern die Niedrigtonsignale die anfänglichen An­ zeigen der Zustände der Geräte. Solange das Niedrigtonsignal von der Abfrageeinrichtung von einer bestimmten STU empfangen wird, fragt die Abfrageeinrichtung diese STU nicht ab, da das Vorhandensein des Niedrigtonsignals bereits eine Anzeige da­ für ist, daß diese STU nicht abgefragt werden muß (das heißt, alle mit dieser STU verbundenen Geräte befinden sich in einem "Nicht-Alarm"-Zustand). Nach dem Verschwinden des Niedrigton­ signals erfaßt die Abfrageeinrichtung eine Änderung und über­ mittelt Abfragesignale an die betreffende STU, um den Grund für das Verschwinden des Niedrigtonsignals zu bestimmen, der durch die von der STU übermittelten Antwortsignale angezeigt wird.

Claims (5)

1. System zur Signalübertragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches Telefonnetz, wobei das System aufweist:

• a) in den Räumlichkeiten eines Telefonnetzteilnehmers vorgesehene und mit Telefonen (11-13) des Netzes verbundene Einrichtungen (22-24) zur Übermittlung eines Signals mit einer Frequenz unterhalb des hör­ baren Bereichs von jedem der Räumlichkeiten zur Zen­ trale, wenn sich die zusätzlichen Geräte in den Räumlichkeiten in einem ersten Zustand befinden, egal ob die Telefonhörer aufgelegt oder abgehoben sind;
• b) Einrichtungen (40-43) in den Räumlichkeiten zum Unterbrechen der Übertragung des unterhalb des hör­ baren Bereichs liegenden Signals, wenn mindestens ein zusätzliches Gerät in der gegebenen Räumlichkeit in einen zweiten Zustand umschaltet;
• c) eine an der Zentrale vorgesehene Einrichtung (35) zur Erfassung der Unterbrechung des von der gegebe­ nen Räumlichkeit bei aufgelegtem oder abgehobenem Telefonhörer übertragenen und unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Signals;
• d) eine an der Zentrale vorgesehene, auf die Erfas­ sungseinrichtung (35) ansprechende Einrichtung (30, 31) zur Übertragung eines Abfragesignals im hörbaren Telefonfrequenzbereich zu der gegebenen Räumlichkeit nur dann, wenn die Erfassungseinrichtung (35) eine Unterbrechung des von der gegebenen Räumlichkeit übertragenen und unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Signals erfaßt;
• e) und in den Räumlichkeiten vorgesehene und auf das Abfragesignal ansprechende Einrichtungen (38, 40) zur Rückübertragung von Antwortsignalen zur Zen­ trale, die im hörbaren Telefonfrequenzbereich liegen und Merkmale zur Anzeige des Zustandes der zusätzli­ chen Geräte aufweisen.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Abfragesignale FSK-mo­ dulierte Signale im oberen Teil des hörbaren Bereichs sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antwortsignale ebenfalls FSK-modulierte Signale im oberen Teil des hör­ baren Bereichs sind.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die FSK-Trägerfre­ quenzen bei etwa 2.700 und 2.900 Hz liegen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das un­ terhalb des hörbaren Bereichs liegende Signal eine Fre­ quenz von etwa 25 Hz aufweist.