DE4331196C2 - Fern-Datenverbindung mit Funkübermittlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Daten-Kommunikationssystem zur Fernüberwachung und -steuerung von beweglichen Maschinen, das ein Mobiltelefon-Kommunikationsnetzwerk aufweist.

Gegenwärtige Mobiltelefonsysteme erlauben keine Kommuni­ kation zwischen mehreren Sende/Empfangs-Einheiten. Ein einzelnes Mobiltelefon ist für jede Sende/Empfangs-Einheit erforderlich. Deshalb wäre es vorzuziehen, wenn mehr als nur eine Sende/Empfangs-Einheit in der Lage wäre, sich die Mobiltelefonverbindung zu teilen, so daß mehr als eine von verschiedenen beweglichen Produktionseinheiten (zum Beispiel bewegliche Kompressoren oder bewegliche Bohranlagen) dieselben Mobiltelefonverbindungen zum Senden und Empfangen von Daten verwenden könnten.

Gegenwärtige Mobilfunk-Datenübertragungssysteme, die an mehrere bewegliche Einheiten übertragen, verwenden mehrere landgestützte Verbindungen zwischen der Kommunikations­ steuerung und jeder beweglichen Einheit.

Diese Situation tritt auf, wenn mehr als nur eine bewegliche Einheit an einem spezifischen Ort oder an einer Arbeitsstelle konzentriert ist. Es ist oft erwünscht, jede bewegliche Einheit mit dem Fortschritt der Arbeit oder bei Veränderungen an der Arbeitsstelle neu zu plazieren, ohne sich um die landgestützten Leitungen kümmern zu müssen. Es ist ebenso unerläßlich, sicherzustellen, daß jede bewegliche Einheit in geeigneter Weise arbeitet und daß man von einer entfernten Stelle aus individuell Befehle zur Fernsteuerung jeder beweglichen Einheit geben kann. Gegenwärtig bekannte Systeme sind nicht fähig zu dieser Art von Überwachung oder Steuerung großer Gruppen entfernter beweglicher Einheiten unter Einsatz nur weniger Mobiltelefonverbindungen, während gleichzeitig die Mobilität der beweglichen Einheiten an der Arbeitsstelle ohne zusätzlich angebrachte landgestützte Leitungen möglich ist.

Das Vorstehende stellt die bekanntermaßen existierenden Beschränkungen bei gegenwärtigen Mobiltelefonverbindungen dar, die Daten übertragen. Somit ist offensichtlich, daß es vorteilhaft wäre, eine Alternative zu schaffen, die darauf gerichtet ist, eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Beschränkungen zu überwinden.

Die der genannten Problematik zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Daten- Kommunikationssystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das Daten-Kommunikationssystem zur Fernüberwachung und -steuerung von beweglichen Maschinen weist eine Zentralrech­ nereinrichtung mit einer Mobiltelefon-Kommunikationseinheit auf, die aus einem Mobiltele­ fon, einem Computer und einem Modem zur Verarbeitung von Datensignalen besteht. Die Betriebsweise mindestens einer beweglichen Maschine wird durch einen Mikrocontroller ge­ steuert, an den eine Funkfrequenz-Sende/Empfangseinrichtung und ein Funkmodem zur Verarbeitung von Datensignalen angeschlossen sind. Die Sende/Empfangseinrichtung sendet dabei eine digitale Information über ein erstes Signal an mindestens eine Daten- Kommunikationssteuerungseinrichtung, die wiederum eine Funkfrequenz-Sende/Empfangs­ einrichtung und ein Funkmodem zur Verarbeitung von Datensignalen aufweist. Die Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung sendet mittels einer Mobiltelefon- Kommunikationseinheit, bestehend aus einem Mobiltelefon und einem Modem, ein auf dem ersten Signal basierendes zweites Signal an die Zentralrechnereinrichtung. Somit steuert die Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung Datenübertragungen in beiden Richtungen zwischen der Zentralrechnereinrichtung und der mindestens einen beweglichen Maschine.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform eines digitalen Kom­ munikationssystems der vorliegenden Erfindung mit einer Mobiltelefonverbin­ dung darstellt;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform einer Logik darstellt, die von der Kommunikationssteuerung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bei der die dritten und die vierten Signale Abfragesignale sind;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das eine alternative Ausführungsform einer von der Kommunikationssteuerung der vorliegenden Erfindung verwendeten Logik darstellt, bei der die dritten und die vierten Signale Reaktionssignale sind;

Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines Betriebsprotokolls, das von der Kommunikationssteuerung beim erfindungsgemäßen Übertragen von Daten eingesetzt wird;

Fig. 5 stellt eine Ausführungsform des in den Steuereinheiten 20 und 34 der Ausführungsform von Fig. 1 eingesetzten Speichers dar; und

Fig. 6 stellt eine Ausführungsform des Logikflußplans für eine automatische Umstellung dar.

Ein digitales Kommunikationssystem der vorliegenden Erfindung ist allgemein bei 10 dargestellt. In dem digitalen Kommunikationssystem sind eine Zentralrechnereinrichtung 11 (die die Fähigkeit zum Senden und Wiederherstellen digitaler Dateninformation besitzt), eine oder mehrere Kommunikationssteuerungseinrichtungen 12, eine oder mehrere Sende/Empfangseinrichtungen 14 (die typischerweise die Fähigkeit zum Senden und Empfangen von Dateninformationen besitzen) und eine oder mehrere bewegliche Einheiten 16 enthalten, von denen jeder eine Sende/Empfangseinrichtung 14 zugeordnet und damit verbunden ist. Jede Sende/Empfangseinrichtung 14 überwacht vorzugsweise und/oder steuert den Betrieb einer bestimmten beweglichen Einheit 16.

Die bewegliche Einheit 16 ist typischerweise ein beweglicher Kompressor, eine bewegliches Bohrgerät, ein Strahlreinigungsgerät oder ein anderes ähnliches Gerät, von denen man Dateninformationen bezüglich der Betriebsparameter an einen etwas entfernt angeordneten Zentralrechnerbereich bzw. eine Zentralrechner­ einrichtung 11 oder an eine Kommunikationssteuerung 12 übertragen möchte, und auch den Betrieb von Zentralrechnerbereich 11 oder der etwas entfernt angeordneten Kommunikationssteuerung 12 aus steuern möchte. Oft sind mehrere bewegliche Einheiten einer spezifischen Arbeitsstelle oder einem Betrieb zugeordnet, die in enger Nachbarschaft zueinander positioniert sind. Aufgrund sich ändernder Arbeitsbedingungen oder Funktionen ist es oft wünschenswert, die beweglichen Einheiten an unterschiedlichen Stellen derselben Arbeitsstelle neu positionieren. Es ist sehr wünschenswert, die leichte Beweglichkeit sicherzustellen und gleichzeitig die Möglichkeit, den Betrieb der beweglichen Einheiten 16 kontinuierlich zu überwachen und/oder zu steuern, beizubehalten. Die vorliegende Erfindung erlaubt es mehreren beweglichen Einheiten 16 unter der Verwendung derselben Kommunikationssteuerung 12 in etwa zum selben Zeitpunkt Dateninformationen an den Zentralrechnerbereich 11 zu senden (oder Informationsdaten davon zu empfangen). Wenn eine 8-Bit ASCII-Kodeadresse verwendet wird, ist es möglich, 256 unterschiedliche bewegliche Einheiten von einer einzigen Kommunikationsteuerung aus an einer einzigen Arbeitsstelle zu steuern. Es ist selten, aber möglich, daß mehr als zehn Einheiten an derselben Arbeitsstelle angeordnet sind.

Es ist beabsichtigt, daß die beweglichen Einheiten 16, die durch eine einzige Kommunikationssteuerung 12 gesteuert werden können, entweder voneinander getrennt oder einander zugeordnet sein können. Beispielsweise kann mehr als eine bewegliche Einheit demselben Prozeß zugeordnet sein, wobei die Änderung des Betriebs der einen beweglichen Einheit den erwünschten Betrieb einer anderen beweglichen Einheit beeinträchtigt (wie es z. B. geschehen kann, wenn mehrere bewegliche Kompressoren nacheinander in verschiedenen Schritten desselben chemischen Prozesses eingesetzt werden). Unter bestimmten Umständen kann es zwei bewegliche Einheiten geben, die betriebsmäßig direkt miteinander verbunden sind (beispielsweise ein Teil eines Bohrgerätes und ein Kompressor, der komprimierte Luft an das Bohrgerät liefert). Unter diesen Umständen müßte die Kommunikationssteuerung programmiert werden, diese Zuordnungen zwischen den beweglichen Einheiten zu berücksichtigen. Es ist möglich, daß diese zwei miteinander verknüpften beweglichen Einheiten 16 direkt von einem einzigen Sende/Empfangs-Bereich 14 gesteuert werden.

Typischerweise ist der Kommunikationssteuerungsbereich bzw. die Kommunikationssteuerungseinrichtung 12 in relativ enger Nachbarschaft (innerhalb eines halben Kilometers) zu allen beweglichen Einheiten 16 angeordnet, die Sende/Empfänger enthalten, die demselben Kommunikations­ steuerungsbereich 12 zugeordnet sind. Alle Kommunikations­ steuerungsbereiche 12 können von dem zentralrechnerbereich 11 in einem großen Abstand (mehrere tausend Kilometer oder mehr) entfernt sein. Es ist vorstellbar, daß ein Zentral­ rechnerbereich den Betrieb mehrerer tausend beweglicher Einheiten 16 steuern und/oder überwachen kann.

Jeder beweglichen Einheit ist ein Sende/Empfangs-Bereich 14 zugeordnet, der die Steuereinheit 20 enthält, jede Steuereinheit ist in der Lage den Betrieb der beweglichen Einheit 16 zu steuern und deren Ausgangssignal zu überwachen. Die Steuereinheit 20 ist typischerweise ein Mikroprozessor oder ein Mikrocomputer, wobei ein geeigneter Chip der "Intel 80C196" wäre. (Intel ist eine Warenzeichen von Intel Corp.).

Ein A/D-Wandler 19a (Analog/Digital-Wandler) ist erfor­ derlich, um die analogen Signale, die von (nicht dargestellten) Sensoren, die den beweglichen Einheiten zugeordnet sind, erzeugt werden, in digitale Signale mit einem Format umzuwandeln, das von der Steuereinheit 20 verwendet werden kann. In ähnlicher Weise wandelt ein D/A- Wandler 19b (Digital/Analog-Wandler) die digitalen Signal aus der Steuereinheit 20 in analoge Signale, die von (nicht dargestellten) Einrichtungen verwendet werden können, die der beweglichen Einheit 16 zugeordnet sind. Typischerweise ist ein (nicht dargestellter) Sensor der beweglichen Einheit zugeordnet, um ein Signal zu erzeugen, das durch den A/D- Wandler 19a umgewandelt werden kann. Obwohl die Steuereinheit 20 die bewegliche Einheit unabhängig betreiben kann (was sehr erwünscht ist, wenn die bewegliche Einheit 16 unabhängig von dem Zentralrechnerbereich 12 und/oder der Kommunikations­ steuerung gesteuert wird), ist es ebenso sehr erwünscht, die bewegliche Einheit 16 von einer entfernten Stelle bei dem Zentralrechnerbereich 11 aus steuern und überwachen zu können. Beliebige Betriebsparameter, die übertragen werden sollen, können an den Zentralrechnerbereich 11 über den Kommunikationssteuerungsbereich 12 in einer Art übertragen werden, die durch die Ausführung dieser Beschreibung offensichtlich wird.

Der Sende/Empfangs-Bereich 14 enthält den A/D-Wandler 19a, den D/A-Wandler 19b, die Steuereinheit 20, die typischerweise auf einem Mikroprozessor (dem ein flüchtige Speichereinheit 25a, eine nicht-flüchtige Speichereinheit 25b und eine Programmspeichereinheit 25c zugeordnet ist, die alle nachstehend beschrieben werden) basiert, ein Modem 21 und einen ersten Funkbereich 30. Der erste Funkbereich 30 kann über den Kommunikationssteuerungsbereich 12 Dateninformation an den Zentralrechnerbereich 11 zu senden und Dateninfor­ mation davon zu empfangen. Während der erste Funkbereich 30 und ein zweiter (in den Kommunikationssteuerungsbereich 12 enthaltener) Funkbereich 32 vorzugsweise so ausgelegt sind, daß sie im UHF-Band arbeiten, kann das vorliegende System auch unter Verwendung anderer Funkfrequenzbänder betrieben werden.

Der Kommunikationssteuerungsbereich 12 enthält den zweiten Funkbereich 32, der von dem ersten Funkbereich 30 empfangen und dahin senden kann; ein Modem 33; eine Steuer­ einheit 34; ein Modem 35, eine erste Mobiltelefoneinheit 40 und gegebenenfalls Bereiche einer nachstehend beschriebenen landgestützten Paralleleinrichtung 80. Die Steuereinheit 34 ist ein Mikroprozessor oder ein Mikrocomputer, wobei der "Intel 80C196" ein geeigneter Chip wäre. Die Steuereinheit ist drei Speicherbereichen zugeordnet (einer flüchtigen Speichereinheit 35a, eine nicht-flüchtigen Speichereinheit 35b und einer Programmspeichereinheit 35c, deren aller Funktion und Struktur nachstehend beschrieben werden wird). Die erste Mobiltelefoneinheit 40 ist in der Lage, Datensignale direkt an eine zweite Mobiltelefoneinheit 44 zu senden und Datensignale davon zu empfangen, wobei die zweite Mobiltelefoneinheit 44 bei dem Zentralrechnerbereich 11 angeordnet ist. Alternativ kann ein öffentliches Telefonnetz ähnlich der Art, das in dem an Bishop et al. am 23. Oktober 1990 erteilten U.S. Patent Nr. 4,965,821 dargestellt ist (auf das hier für Offenbarungszwecke Bezug genommen wird), von dem Zentralrechnerbereich 11 verwendet werden, um auf die erste Mobiltelefoneinheit 40 des Kommunikationssteuerungsbereichs 12 Zugriff zu nehmen. Die erste Mobiltelefoneinheit 40 und die zweite Mobiltelefoneinheit 44 sind für die Übertragung von Funksignalen mittels eines Netzes aus Zellenstrukturen konfiguriert, was die Übertragung von Signalen über einen weiten Bereich erlaubt, wie es in der zellularen Mobil­ telefontechnik gut bekannt ist. Oft ist die erste Mobil­ telefoneinheit 40 eine Standort-unabhängige Einheit (Roamer), während die zweite Mobiltelefoneinheit 44 ein Heimgerät ist, um eine bekannte Nomenklatur zu verwenden. Die Frequenzen, Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten vom Mobiltelefonen sind gut bekannt und werden hier nicht weiter im Detail ausgeführt.

Der erste Funkbereich 30 und der zweite Funkbereich 32 sind identische Einheiten. Beide Einheiten 30, 32 bestehen typischerweise aus UHF-Sende/Empfängern die jeweils mit Modems 21, 33, wie sie im Fachgebiet bekannt sind, verbunden sind. Die Modems 21, 33 stellen eine Dateninformations­ schnittstelle zwischen den Funkbereichen 30, 32 und deren entsprechenden Steuereinheiten 20, 34 dar.

Der Zentralrechnerbereich 11 enthält die zweite Mobiltelefoneinheit 44, ein Modem 60 und einen Personal Computer 64. Der Begriff "Personal Computer" in dieser Offenbarung soll sowohl Personal Computer einer im Fachgebiet gut bekannten Art als auch komplexere Computer, die für diesen Zweck eingesetzt werden, abdecken. Das Modem 60 ermöglicht die Modulation aus dem Personal Computer 64 stammender Datensignale, die von der zweiten Mobil­ telefoneinheit 44 zu senden sind, und die Demodulation eines von dem Telefon empfangenen Funkfrequenzsignals in eine digitale Signalform, die von dem Personal Computer 64 genutzt werden kann.

Die Auswahl von Modems für die vorliegende Erfindung ist kritisch. Die Modems 60 und 35, die eine beträchtliche Datenmenge übertragen, sind sich im weiten Umfang verändernden Signalqualitäten ausgesetzt und müssen mit hoher Zuverlässigkeit und mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten. Die Modems 60 und 35 sind nach den CCITT (International Telegraph and Telephone Consultive Committee)-Standards V.42 und MNP (Microcom Networking Protocol) 1 bis 4 und 10, wie sie im der Fachgebiet der Modems gut bekannt sind, konfiguriert. Diese Übertragungsprotokolle führen eine Nachrichteninte­ gritätsprüfung, eine Verifikation und/oder eine automatische Wiederholungsübertragung aus. In Anbetracht dessen, daß sich die Signalqualität der Datenübertragung in den Sende/Empfangs- Bereichen 14, die beweglichen Einheiten 16 zugeordnet sind, in hohem Maße ändert, ist es unerläßlich, daß die Signale der Integritätsprüfung, der Verifikation und/oder automatischen Wiederholungsübertragung, die zu diesen Protokollen gehören, unterzogen werden.

Die Modems 60 und 35 sind weiter so konfiguriert, daß sie die MNP5- und die CCITT V.45 bis-Kompressionsprotokolle unter­ drücken. Da jede auf eine Datensignalübertragung einer beweglichen Einheit 16 bezogene Datensignalübertragung eine relativ kurze Länge im Vergleich zu den meisten Daten­ übertragungssignalen aufweist, und jedes Datensignal für eine bewegliche Einheit in hohem Maße variabel ist (was die Wahrscheinlichkeit einer langen Serie andauernder "Nullen" oder "Einsen" reduziert), ergeben diese Datenüber­ tragungssignale nicht ohne weiteres die Vorteile, die typischerweise mit den Kompressionsprotokollen verbunden sind.

Im aktuellen Fall kann die Verwendung der Kompres­ sionsprotokolle bei der Datenübertragung der beweglichen Einheiten zwischen den Modems sogar insgesamt eine langsamere Datenübertragungszeit ergeben, da die erforderliche Zeit (wenn die Kompressionsprotokolle verwendet werden) für die Kompression des Ursprungssignals und die Wiederexpandierung des komprimierten Signals oft jegliche Zeit überschreitet, die beim Senden und Empfangen eines komprimierten Signals zwischen den Sende- und dem Empfangsmodem eingespart wird.

Es wurde (für das Funksignal zwischen Funkbereichen 30 und 32) für wünschenswert erachtet, ein nicht lizenz­ pflichtiges omnidirektionales (nicht-gerichtetes) Funk­ frequenzsignal zu verwenden. Dieses Signal ist vorzugsweise ein Streuspektrumsignal im 300MHz-Frequenzband. Dieses erfordert keine Lizenz von Seiten der FCC und kann eine angemessene Kommunikationsreichweite ergeben, wenn sich die beweglichen Einheiten in enger Nachbarschaft befinden. Es ist ebenfalls bekannt, daß sich die beweglichen Einheiten 16 nicht immer in enger Nachbarschaft zu einander befinden können. In diesem Falle kann eine weiterreichende Funk­ frequenz für den ersten Funkbereich 30 und den zweiten Funkbereich 32 (typischerweise 460 bis 470 MHz) verwendet werden. Wenn diese höheren Frequenzen verwendet werden, ist eine FCC-Lizenz erforderlich. Diese Frequenzbereiche werden nur zum Zweck der Darstellung verwendet, und sollen keine Einschränkung darstellen.

Es ist erwünscht, daß die landgestützte Parallelein­ richtung 80 optional zwischen der Kommunikationsteuerung 12 und dem Zentralrechnerbereich 11 eingeschleift werden kann. Die Funktion dieser Einrichtung ist die, daß die Steuereinheit 34 und der Personal Computer 64 über die landgestützte Leitung 82 (typischerweise eine vorhandene Telefonleitungen) in Verbindung stehen können. Die land­ gestützte Paralleleinrichtung 80 enthält die landgestützte Leitung 82, eine ersten Telefonanschluß 84, einen zweiten Telefonanschluß 86, ein erste Anschlußleitung 87, einen ersten elektrischen Schalter 88, einen zweiten elektrischen Schalter 89 und eine zweite Anschlußleitung 90. Wenn sich die elektrischen Schalter 88 und 89 in einer ersten Schaltposition befinden (die das Mobiltelefon 40 elektrisch mit dem Modem 35 verbindet) laufen alle Signale, die von der Steuereinheit 34 durch das Modem 35 laufen, unter Einsatz der ersten und zweiten Mobiltelefonbereiche 40 und 44 und des Modems 60 zum Personal Computer 64, und alle vom Personal Computer 64 zu den Modems 35 laufenden Signale nehmen den umgekehrten Weg. Wenn sich die elektrischen Schalter 88 und 89 in der zweiten Position befinden (die das Modem 35 elektrisch mit dem ersten Telefonanschluß 84 verbindet) laufen alle Signale, die von der Steuereinheit 34 durch das Modem 35 laufen, über die erste Verbindungsleitung 87, den ersten Telefonanschluß 84, die landgestützte Leitung 82, den zweiten Telefonanschluß 86, die zweite Verbindungsleitung 90 und das Modem 60 zu dem Personal Computer, und alle Signale, die von dem Personal Computer 64 zu dem Modem 35 laufen, folgen dem umgekehrten Weg.

Die Vorteile der Konfiguration mit der landgestützten Paralleleinrichtung 80 liegen darin, daß dann, wenn sich sowohl die Steuereinheit 34, als auch der Personal Computer 64 in enger Nachbarschaft zu einer geeigneten landgestützten Leitung befinden, die Schalter 88 und 89 auf die zweite Position geschaltet werden und das kostengünstigere Verfahren der landgestützten Signalübertragung verwendet wird. In dieser Anwendung wird angenommen, daß sich die Schalter 88, 89 in der ersten Position befinden. Es sollte selbst­ verständlich sein, daß das vorliegende System mit den Schaltern in den ersten und zweiten Positionen gleich gut arbeitet.

Zwei Abläufe, in denen das vorliegende System typischer­ weise abläuft, sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Ablauf der Fig. 2 wird verwendet, wenn der Zentralrechner­ bereich 11 ein Abfragesignal (über die Kommunikations­ steuerung 12) an den Sende/Empfänger 14 aussendet, indem er die Steuereinheit 20 dazu aufruft, den Betrieb der beweglichen Einheit 16 auf eine Art zu überwachen oder zu steuern, die den D/A-Wandler dazu nutzt, das digitale Signal aus der Steuereinheit 20 für die bewegliche Einheit 16 umzuwandeln und die den A/D-Wandler dazu nutzt, das analoge Signal von der beweglichen Einheit 16 für die Steuereinheit 20 umzuwandeln. Die Steuereinheit 20 wird daraufhin auf das Abfragesignal antworten und eine Art Antwort- oder Bestätigungssignal senden, das von der Steuereinheit 34 und/oder dem Personal Computer 64 zu empfangen ist.

Der Ablauf von Fig. 3 wird verwendet, wenn die Kommunikationsteuerung einige Betriebsparameter der beweglichen Einheit 16 kontinuierlich überprüft. Wenn einer der überwachten Betriebsparameter einen Alarm- oder Abschaltpegel erreicht, wird ein digitalisiertes Signal an die Steuereinheit 20 der Kommunikationssteuerung 12 gesendet. Die Steuereinrichtung 20 antwortet nach Programm entweder durch Senden eines Signals an die bewegliche Einheit 16, durch Übertragen der Information an den Zentralrechnerbereich 11, oder eine intensivere Überwachung der zukünftigen und anderer betroffener Zustände der beweglichen Einheit 16.

Fig. 2 stellt eine Art des Ablaufs dar, den die Steuereinheit 34 der Kommunikationsteuerung 12 einsetzen kann. Die Logik von Fig. 2 kann in einer Interruptschleife angeordnet werden, die alle 25 ms sowohl abhängig von der Funktion und den Betriebsparametern der beweglichen Einheit 16 als auch von anderen Auslegungsparametern durchlaufen wird. Der Ablauf enthält fünf Schritte und zwei Entscheidungspunkte. Die allgemeine Funktion des Ablaufs ist es, der Steuereinheit 34 eine Entscheidung zu ermöglichen (entweder durch eine interne Entscheidung oder, was häufiger ist, nach einer Vorgabe des Personal Computer 64), welcher Sende/Empfangs-Bereich 14 abgefragt werden soll, das entsprechende Signal zu senden, um diesen spezifischen Sende/Empfangs-Bereich abzufragen, die relevanten Informationen von dem abgefragten Sende/Empfänger zu empfangen und eine Bestätigung für die korrekte Antwort, oder die gewünschten Daten an den Zentralrechnerbereich 11 zurückzusenden. Der erste Schritt in Fig. 2 ist der Schritt 100 "Suche Mobiltelefonmodem ab", der nach Dateninformationen sucht, die von der zweiten Mobiltelefoneinheit 44 des Zentralrechnerbereichs 11 an die erste Mobiltelefoneinheit 40 gesendet wurden, die die Kommunikationssteuerungseinheit 12 dazu auffordern würden, eine oder mehrere bewegliche Einheiten nach einem oder mehreren Betriebsparametern oder Funktionen abzufragen. Der Entscheidungspunkt 102 "Wurde eine Datenanforderung vom Zentralrechnerbereich und ein Speicherbefehl empfangen?" dient dazu, den Schritt 100 wiederholt (im Millisekunden-Bereich) auszuführen, bis ein Signal von den Personal Computer 64 des Zentralrechnerbereich 11 empfangen wird, und dann dieses Signal in einem der Steuereinheit 34 zugeordneten flüchtigen Speicherabschnitt 35a zu speichern. Dieses stellt sicher, daß jede Abfrageanforderung von dem Zentralrechnerbereich 11 empfangen und danach durch den Kommunikationssteuerungsbereich 12 wie gewünscht ausgeführt wird.

Jede bestätigende Antwort auf den Entscheidungspunkt 102 ergibt eine Ausführung des Schritts 104 "Bestimmung der gefragten Maschinendaten", während eine negative Antwort ein kontinuierliche Wiederholung des Schritts 100 ergibt. Der Schritt 104 analysiert die von Schritt 100 empfangenen Daten und legt die spezifische bewegliche Einheit 16 fest, deren Sende/Empfänger 14 abzufragen ist. Da es mehrere hundert bewegliche Einheiten 16 geben kann, deren Sende/Empfänger 14 auf denselben Kommunikationssteuerungsbereich 12 antwortet, ist es von vitalen Interesse, eine spezifische bewegliche Einheiten (bzw. Einheiten) genau und schnell steuern zu können. Die von dem Personal Computer 64 des Zentral­ rechnerbereichs 11 an die Steuereinheit 34 im Schritt 100 und im Entscheidungspunkt 102 gesendete Instruktion nutzt den Personal Computer 64, das Modem 60 die Mobiltelefoneinheiten 40 und 44, ein Modem 35 und die Steuereinheit 34.

Ein Schritt 106 "Anfordern der Daten von dieser Maschine", ein Entscheidungspunkt 108 "Wurden die Daten von der Steuereinheit empfangen?", ein Schritt 114 "Sende Daten über das Mobiltelefon zum Zentralrechner", ein Entscheidungs­ punkt 110 "Ist die Zeitvorgabe abgelaufen?" und ein Schritt 112 "Sende Ausfallmeldung über das Mobiltelefon an den Zentralrechner" gehören zusammen, um die Übertragungen von der Kommunikationsteuerung 12 an den Sende/Empfangs-Bereich 14 in einer Halbduplex-Art (basierend auf dem von Zentralrechnerbereich 11 in den Schritten 100 und 102 an die Steuereinheit 34 übertragenen Signal) zu steuern, indem sie die gewünschten Instruktionen mittels Daten in der Form beschreiben, wie sie der Sende/Empfangs-Bereich 14 benötigt, um auf die bewegliche Einheit 16 einzuwirken, und sie eine jeweils geeignete Datenantwort von Sende/Empfangs-Bereich 14 auf der Basis dieser Instruktionen empfangen. Der Schritt 106 sendet ein Signal von der Steuereinheit 34 über das Modem 33, die Funkbereiche 32, 30 und das Modem 21 an die spezifizierte Steuereinheit 20. Dieses Signal liegt (wie die anderen digitalen Signale in dieser Beschreibung) in einem 16-Bit ASCII-Standardformat vor und enthält ein entsprechendes modifiziertes Antwortsignal auf diejenigen Instruktionen, die von dem Personal Computer 64 in den Schritten 100 und 102 an die Steuereinheit 34 gesendet wurden.

Der Entscheidungspunkt 108 läßt die Steuereinheit 34 die Eingangssignale von dem Modem 33 nach irgendwelchen Antwortsignalen von den Sende/Empfangs-Bereichen 14 absuchen, die zu den im Schritt 106 gesendeten Signalen in Beziehung stehen. Jedes Signal des Schritts 106 stammt von der beweglichen Einheit 16 wird über von A/D-Wandler 19a in ein digitales Signal umgewandelt. Die Signale, welche der Entscheidungspunkt 108 empfangen kann, können in zwei Kategorien fallen. Die erste Kategorie sind Antwortsignale, bei denen der Schritt 106 die Steuereinheit 20 auffordert, einige Betriebsparameter der beweglichen Einheit 16 zu bestimmen und bei denen sich das im Entscheidungspunkt 108 und im Schritt 114 empfangene Signal auf den Wert dieses Betriebsparameters bezieht (Drehzahl eines Kompressors, Maschinentemperatur, Bohrrate der Bohrgerätes, usw.). Die zweite Kategorie der im Schritt 106 gesendeten Signale sind Bestätigungssignale, wobei der Schritt 106 die Steuereinheit 20 auffordert, einige Funktionen auszuführen (Belasten und Entlasten eines Kompressors, Abschalten eines Kompressors oder eines Fördergerätes oder Werkzeugs usw.), und der Entscheidungspunkt 108 bestätigt, daß die Funktion ausgeführt wurde.

Der Entscheidungspunkt 110 läßt die Steuereinrichtung 34 kontinuierlich das Modem 33 auf die Zeit zwischen den Signalen, die aus der Steuereinheit 20 stammen, was dem Schritt 106 entspricht, und den Empfang geeigneter Daten, wie es durch den Entscheidungspunkt 108 dargestellt ist, überwachen. Der Entscheidungspunkt 110 stellt sicher, daß eine Schleife für eine vorgegebene Dauer ausgeführt wird (die vorgegebene Dauer sollte zu einer Zeit in Beziehung stehen, innerhalb der eine geeignete Antwort vom Schritt 106 empfangen werden sollte, d. h., zu einer Vorgabezeit). Falls keine geeignete Antwort empfangen wird, und die Dauer der Vorgabezeit abgelaufen ist, läßt der Schritt 112 ein Ausfallsignal an den Personal Computer 64 zurückübertragen, der daraufhin anzeigt, daß keine geeignete Antwort empfangen wurde. Falls keine Antwort empfangen wird und die Vorgabezeitdauer noch nicht abgelaufen ist, dann wird der Schritt 106 noch einmal ausgeführt und ein anderer Versuch unternommen, das (im flüchtigen Speicher 35a gespeicherte) Signal des Entscheidungspunkts 102 an den Sende/Empfangs- Bereich 14 zu senden.

Wenn die Steuereinheit 34 innerhalb der Vorgabezeitdauer eine geeignete Antwort von dem Sende/Empfangs-Bereich 14 empfängt, die dem im Schritt 106 gesendeten Signal entspricht, dann sendet ein Schritt 114 "Sende Daten über das Mobiltelefon an den Zentralrechner" ein Signal (in einem Format, das dem in Fig. 4 dargestellten ähnlich ist) über das Modem 35, die Mobiltelefonbereiche 40, 44 und das Modem 60 an den Personal Computer 64. Der Personal Computer 64 kann dann die Information wie gewünscht und vorprogrammiert analysieren, speichern oder anzeigen.

Fig. 3 stellt eine Schleife dar, in der die Steuereinheit 34 eine zum Ablauf der Fig. 2 unterschiedlich Art des Ablaufs ausführt. Der Ablauf der Fig. 2 funktioniert so, daß der Personal Computer 64 die Kontrolle über den Betrieb und/oder die Überwachung spezifizierter Betriebsparameter der beweglichen Einheiten 16 besitzt, die von diesem Personal Computer 11 abhängen. Der Ablauf der Fig. 3 läßt zum Vergleich die Steuereinheit 34 kontinuierlich die gewünschten Betriebsparameter oder den Betrieb der beweglichen Einheiten 16 überwachen, denen die Steuereinheit 34 zugeordnet ist. Für eine gegebene bewegliche Einheit können bestimmte Betriebs­ parameter unter Verwendung der Logik von Fig. 2 gesteuert werden, während andere Betriebsparameter unter Verwendung der Logik von Fig. 3 gesteuert werden können.

Die Logik der Fig. 3 ist als Interrupt-Schleife organi­ siert, die von der Steuereinheit 34 ausgeht und wird alle fünf Minuten (oder nach beliebiger Dauer) an die Steuereinheit 20 übertragen.

Diese Zeitdauer (die vorzugsweise für Maschinen unterschiedlicher Größe, Leistungsfähigkeit und Funktion verändert wird) erlaubt eine kontinuierliche Überwachung der kritischen Betriebsparameter in ausreichenden Intervallen, um die Möglichkeit eines katastrophalen Ausfalls einzuschränken, während gleichzeitig der Energieverbrauch und die Wärmeerzeugung reduziert wird. Der Schritt 201 "Setze Maschinennummer auf 1" erhöht die Maschinennummer auf die erste Maschine, bei der eine Abfrage gewünscht wird (in diesem Falle die Maschine 1).

Die zwei Abschnitte, die die gewünschte Maschine(n) abfragen, sind ein Schritt 204 "Frage Maschinendaten ab" und ein Entscheidungspunkt 206 "Ist die Maschine in Alarm/ Abschalt-Modus?". Der Schritt 204 sendet über das Modem 33, die Funkeinheiten 32 und 30 und das Modem 21 ein Signal von der Steuereinheit 34 an die Steuereinheit 20, das die Steuereinheit 20 auffordert, einige typischerweise kritische Betriebsparameter, die für die bewegliche Einheit 16 charakteristisch, sind zu bestimmen. Nachdem die Steuereinheit 20 das Signal vom Schritt 204 empfangen hat, wird ein entsprechendes Signal über den D/A-Wandler an die bewegliche Einheit 16 gesendet, das ein Signal, das von der beweglichen Einheit (oder von einem dieser zugeordneten Sensor) über den A/D-Wandler 19b an die Steuereinheit 20 gesendet wird, hervorruft. Der Entscheidungspunkt 206 führt eine Überwachung bezüglich eines digitalen Signals aus dem Modem 33 als Antwort auf das vom Schritt 204 gesendete Signal durch, welches anzeigt, ob sich die bewegliche Einheit 16 in einem Abschalt- oder Alarmzustand befindet.

Wenn sich die spezifisch abgefragte bewegliche Einheit nicht in einem Abschalt- oder Alarmzustand befindet, wie er von den Entscheidungspunkt 206 bestimmt wird, veranlaßt ein Schritt 208 "Erhöhe Maschinennummer", daß die Nummer der Maschine, bei der die Schritte 204, 208 und der Entscheidungspunkt ausgeführt werden, hochgezählt wird.

Wenn sich die spezifisch abgefragte bewegliche Einheit 16 in einem Abschalt- oder Alarmzustand befindet, wie es durch den Entscheidungspunkt 206 dargestellt ist, dann werden ein Schritt 210 "Speichere Maschinendaten", ein Schritt 212 "Alarmiere Zentralrechnerbereich über das Mobiltelefon", ein Schritt 214 "Übergebe Maschinendaten an Zentralrechner" und der Schritt 216 "Erhöhe Maschinennummer" nacheinander ausge­ führt. Der Schritt 210 speichert die vom Entscheidungspunkt 206 empfangenen Daten in einen nicht-flüchtigen Speicher (wie später beschrieben) und zeigt damit an, daß ein Alarm- oder Abschaltzustand aufgetreten ist, und was dessen Werte und/oder Zustände sind. Der Schritt 210 ist nicht nur nützlich für die Übertragung dieser Information, sondern auch für die Analyse des Ablaufs der Werte und/oder der Zustände eines Ausfalls, wenn ein derartiger Ausfall auftritt.

Der Schritt 212 macht den Personal Computer 64 des Zentralrechnerbereichs 11 (mittels des Modems 35, der Mobiltelefoneinheiten 40 und 44 und des Modems 60) darauf aufmerksam, daß ein Alarm oder eine Abschaltung aufgetreten ist. Der Schritt 214 überträgt alle relevanten digitalen Dateninformationen bezüglich des vorstehenden Alarms und/oder der Abschaltung, die in der Steuereinheit 34 gespeichert sind, an den Personal Computer 64 zur dortigen Abspeicherung. Auf diese Weise kann der menschliche Bediener des Personal Computers 64 präziser analysieren, was den spezifischen Alarm oder die Abschaltungsbedingung verursacht, und der menschliche Bediener kann innerhalb der Schleife dadurch eingreifen, daß er entweder den menschlichen Nutzer der beweglichen Einheit ruft, oder indem er die Steuereinheit 34 dazu veranlaßt, die Betriebsweise der beweglichen Einheit 16 über die Steuereinheit 20 zu verändern, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Personal Computer 64 kann entweder auf den Alarm oder die Abschaltung in geeigneter Weise reagieren, oder es kann anderenfalls eine Anzeige des Alarms oder der Abschaltung für den menschlichen Bediener des Personal Computers in geeigneter Weise vorgesehen werden. Diese Reaktion kann so sein, daß eine der Betriebscharakteristiken der beweglichen Einheit durch einen Ablauf, ähnlich dem, der in Fig. 2 dargestellt ist und vorstehend beschrieben wurde, geändert wird. Der Schritt 216 führt eine identische Funktion zum Schritt 208 (Erhöhen der Maschinennummer) aus, wie es vorstehend beschrieben wurde und wird hier nicht weiter ausgeführt.

Die Datenübertragungen zwischen den Steuereinheiten 20 und 34, oder zwischen der Steuereinheit 34 und dem Personal Computer 64 der Zentralrechnereinheit erfolgen in einem digitalen Datenformat, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, und sind in einem 8-Bit ASCII-Kode organisiert. Jede Datenformatzeile weist sechs Bereiche auf, die ein Startzeichenbereich 250, ein Maschinenadressenbereich 252, ein Befehlsbereich 254, eine Datenbereich 256, ein Bereich 258 für eine zyklische Redundanzprüfung, und ein Zeilen­ weiterschaltungsbereich 260 sind.

Der Startzeichenbereich 250 macht die Steuereinheit 20, 34 oder den Personal Computer 64, die das Signal empfangen, sollen, darauf aufmerksam, daß das Signal gerade gesendet wird. Der Maschinenadressenbereich 252 legt fest, welche bewegliche Einheit(en) 16 dieses spezielle Signal betrifft.

Der Befehlsbereich 254 enthält die spezifischen Instruktionen, Parameter usw., die das Signal übermittelt und die es betreffen. Der Datenbereich 256 enthält die spezifischen Werte der Instruktionen des Befehlsbereichs und/oder Parameter usw., die entweder erreicht werden sollen oder erhalten worden sind. Der Bereich 258 für die zyklische Redundanzprüfung ist eine bekannte Einrichtung bei Computerübertragungen, die eine Paritätsprüfung der vorhergehenden Bereiche 250, 252, 254 und 256 ermöglicht, um sicherzustellen, daß das digitale Signal richtig übertragen und/oder empfangen wurde. Der Zeilenweiterschaltungsbereich 260 dient als Instruktion für das Ende der Übertragung, die der empfangenden Steuereinheit 20, 34 (oder dem Personal Computer) anzeigt, mit dem Berechnen und Analysieren des Signals zu beginnen.

Fig. 5 zeigt die Struktur der flüchtigen Speicher­ einheiten 25a, 35a; der nicht-flüchtigen Speichereinheiten 25b, 35b, und der Programmspeichereinheiten 25c, 35b. Die flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35b sind identisch, wie die nicht-flüchtigen Speichereinheiten 25b, 35b und die Programm­ speichereinheiten 25c, 35c. Die Steuereinheiten 20, 34 sind ebenso untereinander identisch und enthalten typischerweise einen (nicht gezeigten) "Intel 80C196"-Mikrocomputer. Die Steuereinheiten 20, 34 (einschließlich der eingebauten Mikrocomputer steuern den Zugang zum und das Auslesen aus dem Speicher.

Die erste Speicherart, die den Steuereinheiten 20, 34 zugeordnet ist, sind die flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35a, die aus einem flüchtigen RAM (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) bestehen und zum Speichern von Daten und anderen Variablen (in digitalem Format) verwendet werden, die in Zusammenhang mit der Überwachung und Steuerung der beweglichen Einheiten 16 stehen. Jedes Signal von (nicht dargestellten) Sensoren, die der beweglichen Einheit 16 zugeordnet sind, wird über den A/D-Wandler umgewandelt an die Steuereinheit 20 angelegt, so daß es in geeigneter Weise in den flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35a gespeichert werden kann. Alternativ können von dem Personal Computers 64 des Zentralrechnerbereichs 11 Befehle erzeugt werden, die in den flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35a zu speichern sind. Die von dem Zentralrechnerbereich ausgegebenen Befehlsarten enthalten das Starten und Stoppen der beweglichen Einheit, das Entlasten und Belasten eines Kompressors, und ein Ändern der Geschwindigkeit des Bohr­ gerätes. Die flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35a enthalten 32K Bytes (32000 Bytes) Speicherplatz. Die flüchtigen Speichereinheiten 25a, 35a sind nicht als Umlaufspeicher organisiert.

Die zweite Speicherart sind die nicht-flüchtigen Speichereinheiten 25b, 35b, die einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) enthalten, die sowohl zum Speichern von Konstanten verwendet werden, die sich während der Lebenszeit der beweglichen Einheit ändern können, als auch für Kalibrierungskonstanten, die Sensoren die zu den beweglichen Einheiten 16 gehören, (bei der Erstinstallation) zugeordnet werden. Nur die nicht-flüchtige Speichereinheit 25b (und nicht die nicht-flüchtige Speichereinheit 35b) enthält eine Ausfallaufzeichnung ver­ schiedener (nicht dargestellter) Abschaltbedingungen, wie es nachstehend beschrieben wird. Jede der nicht-flüchtigen Speichereinheiten 25b, 35b ist 8K Bytes lang, und der Ausfallaufzeichnungsbereich ist der einzige Bereich aller Speichereinheiten der in Umlaufspeicherkonfiguration organi­ siert ist.

Der Ausfallaufzeichnungsbereich der nicht-flüchtigen Speichereinheit 25b kann bis zu 2500 Ereignisse (wobei ein Ereignis eine Abschaltung oder eine Alarmzustand in der beweglichen Einheit ist) in einem nicht-flüchtigen Speicher speichern und nach dem 2500.-ten Ereignis geht der Speicherzeiger auf die erste Adresse und speichert die neuen Ereignisse anstelle der ursprünglichen Ereignisse. Ein Beispiel für Ereignis wäre eine Temperaturablesung in einem Kritischen Bereich der beweglichen Einheit 16, die höher als normal ist, oder eine unerwartete Drehgeschwindigkeit der beweglichen Einheit. Das Ereignis wird in digitalem Format gespeichert, wobei der Fehlerkode und der Zeitpunkt des Fehlers mit gespeichert werden. Während des Normalbetriebs wird der Ausfallaufzeichnungsbereich aus dem Speicher der Steuereinheit 20 auf periodischer Basis (vorzugsweise bei einer Routinewartung) ausgelesen. Auf den Ausfallauf­ zeichnungsbereich wird vorzugsweise vor Ort bei dem Sende/Empfangs-Bereich 14 mit Hilfe eines Personal Computer zugegriffen, der Ausfallaufzeichnungsbereich kann aber auch alternativ von dem bei dem Zentralrechnerbereich 11 angeordneten Personal Computer 64 in einer im Fachgebiet bekannten Art ausgelesen werden. Eine Service-Person und/oder ein Störungsspezialist können den Ausfallaufzeichnungsbereich des EEPROM′s analysieren und entscheiden, was der Grund für den fehlerhaften Betrieb der beweglichen Einheit 16 und/oder des Sende/Empfänger-Bereichs 14 ist. Unter der Annahme, daß so viele Speicherplätze in dem EEPROM vorhanden sind, ist es unwahrscheinlich, daß mehr Fehler an das EEPROM berichtet werden, als Platz in dem EEPROM vorhanden ist, wenn aber dieser Umstand eintritt, schreibt das EEPROM "im Umlauf" über die im Speicherplatz 1 gespeicherte Information. Zu dem Zeitpunkt bei dem diese Umlauffunktion aufgetreten ist, sollte genügend Zeit zwischen der Speicherung der ursprüngliche Daten an irgendeinem Speicherplatz und dem Zeitpunkt, bei dem die überschreibende Information an demselben Speicherplatz gespeichert wird, verstrichen sein, daß die ursprüngliche Information ziemlich irrelevant für die Bestimmung irgend eines Ausfalls bei dem Betrieb der vorliegenden Systems ist.

Die dritte primäre Speicherart, die jeder Steuereinheit 20, 34 zugeordnet ist, sind die Programmspeichereinheiten 25c, 35c. Die Programmspeichereinheiten 25c, 35c bestehen aus einem EPROM (elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher). Das EPROM enthält 64K eines Nicht-Umlauf-Speichers und wird dazu verwendet, das Programm zu speichern, das die Steuereinheiten 20, 34 (zusammengefaßt in den Fig. 2 und 3) ausführen. Die Programmspeichereinheiten 25c, 35c enthalten ebenfalls Instruktionen, die bei den Einschaltprozeduren verwendet werden. Die Struktur und Funktion eines typischen EPROM′s ist im Fachgebiet gut bekannt und wird hier nicht weiter ausgeführt.

Die Steuereinheiten 20, 34 und ihre zugeordneten Speichereinheiten arbeiten in der nachstehenden allgemeinen Art, wenn man dem Flußplan von Fig. 2 folgt. Die Steuereinheit 20 holt einen Befehl von der Steuereinheit 34, der von dem Personal Computer 64 stammt. Der Befehl wird in der nicht-flüchtigen Speichereinheit 25b gespeichert. Die Steuereinheit arbeitet das Programm aus der Programm­ speichereinheit 25c unter Verwendung der Daten aus der nicht­ flüchtigen Speichereinheit 25b (wobei auch die Verwendung von Konstanten aus der nicht-flüchtigen Speichereinheit 25 möglich ist) ab. Die Steuereinheit 20 führt daraufhin entweder eine Steuerfunktion mittels des D/A-Wandlers 19b aus, oder holt entsprechende in der flüchtigen Speicher­ einheit 25a zu speichernde Daten von der beweglichen Einheit 16 über Sensoren und den A/D-Wandler 19a herein. Wenn die Daten eingeholt sind, sendet die Steuereinheit die in der flüchtigen Speichereinheit 25a gespeicherte Dateninformation, um sie in der flüchtigen Speichereinheit 35a und letztlich in dem Personal Computer 64 zu speichern.

Wenn man dem Flußplan von Fig. 3 folgt, holt die Steuereinheit 20, wie von dem Programmspeicher angegeben, entsprechende Daten bei jeder Zeitperiode (typischerweise alle fünf Minuten) ein. Daraufhin holt die Steuereinheit 20 die von Sensoren und dem A/D-Wandler 19a erzeugte digitale Information. Wenn der Wert der davon erhaltenen Signale einen vorgegebenen, in der nicht-flüchtigen Speichereinheit 25b gespeicherten Grenzwert, überschreitet, wird ein digitales Signal, das die Fehlerzeit und einen Fehlerkode angibt an die flüchtige Speichereinheit 35a und den Personal Computer 64 übertragen.

Fig. 5 stellt die physikalische Anordnung der (beiden identischen) Speichereinheiten dar, die den in Fig. 1 dargestellten Steuereinheiten 20 und 34 zugeordnet sind. Die Steuereinheiten 20 und 34 basieren beide auf einem Mikroprozessor, wie vorstehend beschrieben. Die Adressen­ zwischenspeicher 300 speichern die aus der Steuereinheit 20 oder 34 an die entsprechende Speichereinheit längs eines ersten Busses ( oder eines Satzes von Bussen) 306, der so konfiguriert ist, daß er Daten nur in einer ersten Richtung überträgt (nach links, wie in Fig. 5 dargestellt) ausgehenden Adressen zwischen. Ein zweiter Bus 308 ist konfiguriert, daß er Daten in beiden Richtungen überträgt.

Die von der Steuereinheit 20 oder 34 an die Speicherein­ heiten gesendete Adresseninformation wird auf die folgende Art gespeichert. Der Adressenzwischenspeicher 300 gibt einen (auf dem Befehl von der Steuereinheit 20 oder 34 basierenden) Befehl an eine Logikeinrichtung 310 für die Baustein­ dekodierung, um diejenige spezifische Speichereinheit freizugeben, die die Adresse einer spezifische Speicherstelle enthält, an der das digitale Signal abzulegen ist. Die Logikeinrichtung 310 für die Bausteindekodierung sendet daraufhin ein Signal direkt an eine der Speichereinheiten, um die entsprechende Speicheradresse freizugeben. Zum Schluß wird das Datensignal von dem Zwischenspeicher 300 längs des Busses 306 an die freigegebene Speichereinheit übertragen, der freigegebene Chip führt die gewünschte Funktion aus, und es wird eine entsprechende Antwort längs des zweiten Busses 308 an die Steuereinheiten 20, 34 zurückgegeben.

Die vorliegende Erfindung stellt eine einfache und effektive Art zur Verfügung, einen Steuerungsbetrieb und/oder Überwachungsbetrieb einer Vielzahl beweglicher Einheiten, die entfernt von einer Steuerungs- oder Überwachungsstelle angeordnet sind, durch die effektive Übertragung von Datensignalen festzulegen. Die Erfindung ermöglicht die vorstehenden Funktionen unter der Verwendung nur einer einzigen Mobiltelefonverbindung für eine relativ große Gruppe beweglicher Einheiten, wobei jede bewegliche Einheit eine Sende/Empfangs-Bereich enthält, der Datensignale senden und/oder empfangen kann. Letztlich ermöglicht es die Erfindung, daß die beweglichen Einheiten an einer Arbeits­ stelle neu angeordnet werden können, ohne daß man sich um landgestützte Leitungen kümmern muß, die früher immer durcheinander geraten sind und diese Neuanordnung schwierig und langsam machten.

Eine angemessene Auslegungsbetrachtung für die vorliegende Erfindung betrifft die Übertragungsgeschwindig­ keit verschiedener Bereiche des digitalen Kommunikations­ systems 10. Die Qualität des Datenübertragungssignals ändert sich merklich in Abhängigkeit davon, wo sich die bewegliche Einheit 16 relativ zu der Kommunikationsteuerung 12 und/oder wo sich die Kommunikationsteuerung 12 relativ zu dem Zentralrechnerbereich 11 befindet. Je schlechter die Übertragungsqualität des digitalen Signals ist, desto lang­ samer ist im allgemeinen die optimale Übertragungsrate der digitalen Kommunikation. Jeder Modemsatz (wobei die Modem 60 und 35 ein erster Satz und die Modem 21 und 33 der zweite Satz sind) ist zu einer kontinuierlichen automatischen Umstellung in der Lage, die die Anpassung der digitalen Signalübertragung in Abhängigkeit von der digitalen Signal­ qualität zuläßt.

Änderungen der Übertragungsrate (Bits pro Sekunde) durch eine automatische Umstellung sind insbesondere zwischen denjenigen unterschiedlichen Modemsätzen wichtig, bei denen die Modems an unterschiedlichen Stellen relativ zu einander angeordnet sind, wie bei der vorliegenden Anwendung der Überwachung beweglicher Einheiten. In ähnlicher Form ist die Änderung der Übertragungsrate durch eine automatische Umstellung zwischen dem ersten Satz der Modems 35, 60 und dem zweiten Satz der Modems 21, 33 wichtig, da die zwei Modemsätze sowohl unterschiedliche Signalarten (Mobiltelefon gegenüber Funkübertragung), als auch eine unterschiedliche Signalqualität (eventuell interkontinental gegenüber lokal) empfangen.

Die der automatischen Umstellung zugrunde liegende Logik ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Schritt 350 "Setze BPS-Rate auf 2400" setzt die BPS-Rate auf die niedrigste Rate, die normalerweise bei dieser Art von Übertragungen verwendet wird. Innerhalb jedes Modemsatzes, wie er vorstehend charakterisiert wurde, werden die zwei kommunizierenden Modems als ein Quellenmodem und ein Antwortmodem bezeichnet. Das Quellenmodem ist ein Modem, das ein Abfragesignal aussendet während das Antwortmodem, das Modem ist, das daßelbige Abfragesignal empfängt. Unter Verwendung dieser Nomenklatur sendet ein Schritt 352 "Sende Meldung vom Quellenmodem mit PBS-Rate an das Antwortmodem" ein Abfragesignal an das Antwortmodem, auf das das Quellenmodem eine Rückmeldung von den Antwortmodem erwartet. Ein Schritt 354 "Empfange Nachricht des Antwortmodems" empfängt eine Rückmeldung des Antwortmodems. Typischerweise ist die von dem Quellenmodem an das Antwortmodem gesendete Abfrage­ nachricht identisch zu der Rückmeldung des Antwortmodem an das Quellenmodem, demzufolge es keinerlei Unterschiede zwischen der von dem Quellenmodem gesendeten und der von dem Quellenmodem empfangenen Nachricht gibt. Wenn unter diesen das Quellenmodem eine andere Nachricht empfängt, als es sendet, dann weiß das Quellenmodem, daß der Empfang schlecht ist.

In der vorliegenden Anwendung ist es kritisch, daß eine 100-prozentige Übereinstimmung zwischen den zwei Signalen besteht, da eine digitale Datenübertragung damit verbunden ist. Ein Entscheidungspunkt 358 "Ist die Quellennachricht dieselbe wie die empfangene und ist BPS kleiner als der Maximalwert?" vergleicht die zwei Nachrichten. Wenn die Antwort auf den Entscheidungspunkt 358 bestätigend ist, dann wird ein Schritt 360 "Erhöhe Wert der BPS auf nächsthöheren Wert" ausgeführt. Der Schritt 360 erhöht die BPS-Rate auf den nächst höheren Wert, indem er der allgemeinen Reihenfolge 2400 BPS, 4800 BPS, 7200 BPS, 9600 BPS, 14400 BPS und 19200 BPS folgt. (Die Raten sind übliche aktuelle Standardwerte.) Wenn die Antwort auf den Entscheidungspunkt 308 negativ ist, wird ein Schritt 362 "Erniedrige Wert der BPS und sende primäres Signal bei erniedrigter BPS" ausgeführt. Der Schritt 362 bringt die BPS-Rate auf die höchstmögliche Rate, bei der eine 100-prozentige Übereinstimmung zwischen den Quellen- und Antwortnachrichten vorliegt. Es ist selbstverständlich, daß viele andere Arten von automatischen Umstellungsprogrammen Stand der Technik sind und zusammen mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Selbstverständlich kann die automatische Umstellung auch zwischenzeitlich eingesetzt werden, um einen Schutz gegen sich verschlechternde Signale zu haben. Ein Unter­ brechungsabschnitt (ähnlich dem von Fig. 6) wird in bekannter Art im der Mitte einer langen Nachrichtenübertragungsfolge eingefügt.

In Anbetracht der Komplexität effiziente und zuverlässige Übertragungen zwischen dem Zentralrechnerbereich 11, einer oder mehreren Kommunikationssteuerungen 12 und einem oder mehreren Sende/Empfangs-Bereichen 14, die beweglichen Einheiten zugeordnet sind, zu schaffen, sollte es offensichtlich sein, daß die Veränderung der Übertragungsrate (Bits pro Sekunde) durch eine automatische Umstellung ganz besonders kritisch für Datenübertragungen ist, die Mobiltelefone für die Überwachung und Steuerung beweglicher Einheiten einsetzen.

Die direkt verdrahteten seriellen Verbindungen (Modem an Computer) weisen typischerweise eine höhere Qualität als Modem zu Modem Verbindungen auf. Aus diesem Grunde wird ersteres bei einer höhere Rate eher eingesetzt als letzteres. Das Vorstehende zeigt einige der Details, die insbesondere kritisch werden, wenn digitale Information von einer beweglichen Einheit mittels einer Mobiltelefoneinrichtung und anderer zugeordneter Verbindungen, wie in der vorliegenden Erfindung übertragen wird.

Claims (10)

1. Daten-Kommunikationssystem zur Fernüberwachung und -steuerung von beweglichen Maschinen (16), das ein Mobiltelefon-Kommunikationsnetzwerk aufweist, das in Reaktion auf ein vorgegebenes Mobiltelefon-Ansprechsteuersignal angesprochen wird, gekennzeichnet durch

• - eine Zentralrechnereinrichtung (11) mit einer Mobiltelefon-Kommu­ nikationseinheit, die ein Mobiltelefon (44), einen Computer (64) sowie ein Mo­ dem (60) zur Modulation und Demodulation von Datensignalen aufweist, wobei das Modem (60) eine minimale Eignung des V.42 bis-Kommuni­ kationsprotokolls hat;
• - mindestens eine bewegliche Maschine (16) mit einem Mikrocontroller (20) zur Steuerung ihrer Betriebsweise, mehrere Sensoren zur Übermittlung von Maschi­ nenbetriebsdaten an den Mikrocontroller (20), einer an den Mikrocontroller (20) angeschlossenen Funkfrequenz-Sende/Empfangseinrichtung (30) sowie einem Funkmodem (21) zur Modulation und Demodulation von Datensignalen, das eine minimale Eignung des V.42 bis-Kommunikationsprotokolls hat; und
• - mindestens eine Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung (12) mit einer Funkfrequenz-Sende/Empfangseinrichtung (32), einem Funkmodem (33) zur Modulation und Demodulation von Datensignalen, das eine minimale Eignung des V.42 bis-Kommunikationsprotokolls hat, einer Mobiltelefon-Kommu­ nikationseinheit mit einem Mobiltelefon (40) und einem Modem (35), das eine minimale Eignung des V.42 bis-Kommunikationsprotokolls hat, und mit einer Mikroprozessor-Steuereinheit (34);

wobei die Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung (12) Datenübertragungen zwischen der Zentralrechnereinrichtung (11) und der mindestens einen beweglichen Maschine (16) steuert.

2. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Maschine (16) ein Fluid-Kompressor ist.

3. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Maschine (16) eine pneumatisch betätigte Maschine ist.

4. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei Daten zwischen der minde­ stens einen beweglichen Maschine (16) und der mindestens einen Daten- Kommunikationssteuerungseinrichtung (12) mittels Funkfrequenzbändern übertragen werden.

5. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei Daten zwischen zwei beliebi­ gen beweglichen Maschinen (16) übertragen werden.

6. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, das eine landgestützte Paralleleinrich­ tung (80) aufweist, die Datenübertragungen zwischen der Zentralrechnereinrichtung (11) und der mindestens einen Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung (12) mit­ tels landgestützter Telefonleitungen (82) anstelle des Mobiltelefon-Kommuni­ kationsnetzwerkes (40, 44) ermöglicht.

7. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Zentralrechnereinrichtung (11) spezielle bewegliche Maschinen (16) identifizieren kann.

8. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, das eine automatische Umstellein­ richtung für Änderungen der Übertragungsraten zwischen zwei beliebigen miteinander in Verbindung stehenden Modems des Daten-Kommunikationssystems aufweist.

9. Daten-Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten-Kommunikationssteuerungseinrichtung (12) derart in die bewegliche Maschine (16) integriert ist, daß diese einen Mikrocontroller (20) zur Steuerung ihrer Betriebs­ weise aufweist, mehrere Sensoren zur Übermittlung von Maschinenbetriebsdaten an den Mikrocontroller (20), sowie eine Mobiltelefon-Kommunikationseinheit mit einem Mobiltelefon (40) und einem Modem (35), das eine minimale Eignung des V.42 bis- Kommunikationsprotokolls hat, wobei der Mikrocontroller (20) Datenübertragungen zwischen der Zentralrechnereinrichtung (11) und der beweglichen Maschine (16) steu­ ert.