DE4408268A1 - Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit einer Funkalarmanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit einer Funkalarmanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Alarmanlagen haben sich zu einer wertvollen Hilfe bei der Überwachung von Wohnungen oder Gebäuden entwickelt. Es werden Brand, Diebstahl, Einbruch und Überfall verzögerungsfrei gemeldet. Dabei erfüllen die einzelnen Komponenten einer Alarmanlage folgende Aufgaben:
Erkennung, Auswertung und Alarmierung.

Diese drei Aufgaben werden durch verschiedene Baugruppen einer Alarmanlage gelöst. Das Erkennen eines Alarmfalls erfolgt durch Detektoren (Melder), die je nach Detektorart (z. B. Brand-, Glasbruch- oder Wasserdetektor) unterschiedliche Sensoren aufweisen. Die Auswertung der Signale, die von einem oder mehreren Detektoren erzeugt werden, erfolgt in einer Zentraleinheit. In der Zentraleinheit wird aufgrund der Detektorsignale und zusätzlicher Zustandsgrößen entschieden, ob eine Alarmierung erfolgen soll. Diese kann dann durch Weiterleitung eines Alarmsignals an die Polizei oder durch Aktivierung akustischer und/oder optischer Alarmgeber Sirenen, Alarm-Leuchten usw.) erfolgen.

Herkömmliche Alarmanlagen sind meist leitungsgebunden. Sogenannte Meldelinien verbinden die Zentraleinheit mit den Detektoren. Wird durch äußere Einwirkung ein Detektor aktiviert oder die Meldelinie unterbrochen, führt dies in der Zentraleinheit zur Auslösung eines Alarms. Zusätzlich können verschiedene Komponenten durch eine Sabotagelinie geschützt werden. Sobald diese Komponenten manipuliert werden, erfolgt eine Alarmauslösung.

Durch die leitungsgebundene Realisierung wird zwar eine sehr hohe Störsicherheit der Alarmanlage erreicht, insbesondere bei einer nachträglichen Installation des Leitungsnetzes ist jedoch ein sehr hoher Aufwand erforderlich.

Um diesen hohen Aufwand zu umgehen, werden vermehrt Funkalarmanlagen eingesetzt, deren Komponenten über Funkstrecken in Verbindung stehen. Diese Funkalarmanlagen bestehen aus einer Zentraleinheit mit einer Stromversorgung, einem Funkempfänger, einer Alarmeinrichtung und Außeneinheiten mit einer netzunabhängigen Stromversorgung, einem Detektor und einem Funksender. Durch Aussenden von Datentelegrammen stehen die Außeneinheiten mit der Zentraleinheit in Verbindung. Dazu enthalten die Datentelegramme Codenummern, welche die Außeneinheiten eindeutig identifizieren. Je nach der Anzahl der dafür verwendeten Bits lassen sich mehr oder weniger Codenummern vergeben. Bei den bekannten unidirektionalen Funkalarmanlagen senden die Sender der Außeneinheiten nur dann Datentelegramme, wenn die Detektoren einen Störfall ermitteln. Diese Datentelegramme werden mit kurzen Zeitabständen wiederholt, bis der Störfall beseitigt ist. Darüber hinaus können die Sender der Außeneinheiten in fest vorgegebenen Zeitabständen spezielle Datentelegramme als Statusmeldung senden. Die Datentelegramme zur Statusmeldung werden in Abständen von bis zu mehreren Stunden in den Außeneinheiten erzeugt und abgestrahlt, wodurch die Zentraleinheit das ordnungsgemäße Funktionieren der Außeneinheiten überwachen kann. Zur Unterscheidung der verschiedenen Datentelegrammtypen können den Datentelegrammen weitere Bits hinzugefügt werden.

Bei einer derartigen Realisierung ist jedoch besonders auf die Störsicherheit der Funkstrecken zu achten, da beispielsweise häufig auftretende Fehlalarme zu einer unerwünschten Beeinträchtigung führen und die Akzeptanz der Benutzer gegenüber derartig störanfälligen Alarmanlagen stark herabsetzen.

Eine nachträglich leicht zu installierende Funkalarmanlage mit erhöhter Störsicherheit der Funkstrecken ist aus der EP 0 293 627 A1 bekannt, in der ein Funkübertragungsverfahren zur Übermittlung von Informationen zwischen einer Zentraleinheit und einer Anzahl Außeneinheiten beschrieben wird. Dabei wird für die bidirektionale Funkübertragung jeweils die gleiche Funkfrequenz verwendet. Alle Außeneinheiten, welche die Detektoren sowie Sender und Empfänger umfassen, werden zunächst bei einer Summenabfrage gleichzeitig daraufhin überprüft, ob sie ihren Sender zur Übermittlung von Informationen eingeschaltet haben. Wird mindestens ein eingeschalteter Sender erkannt, werden die Außeneinheiten nacheinander in einem Zeitmultiplexverfahren abgefragt.

Dazu sind den Außeneinheiten eindeutige Codenummern zugeordnet, die fest vorgegeben sind oder mittels Schaltern eingestellt werden. Die Codenummern sind Bestandteil von Datentelegrammen, die zwischen Zentraleinheit und Außeneinheiten ausgetauscht werden.

Die bekannte Funkalarmanlage weist jedoch den Nachteil auf, daß von außen mit entsprechenden technischen Einrichtungen aber auch mit einer baugleichen Außeneinheit Störungen bzw. Alarmauslösungen verursacht werden können. Derartige Störsignale können auch von in der Nachbarschaft betriebenen baugleichen Funkalarmanlagen stammen. Bei Verwendung eines starken Senders ist es außerdem möglich, den Austausch von Funksignalen zwischen Außeneinheiten und Zentraleinheit völlig zu unterbinden, wodurch eine Alarmauslösung unterdrückt wird.

Bei der aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 484 880 A2 bekannten Funkalarmanlage wird eine erhöhte Störsicherheit dadurch erreicht, daß jede der einzelnen Meldungen der Außeneinheiten mittels mindestens zwei Funksignalen mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen ausgesendet wird. Wird bei einem empfangenen Datentelegramm festgestellt, daß es nicht zu einer der Außeneinheiten der Alarmanlage gehören kann, wird die Empfangsfeldstärke überprüft, ob diese einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet. Ist die Überprüfung aller Funksignale für alle verwendeten Trägerfrequenzen in der vorstehend beschriebenen Weise positiv, wird eine Alarmmeldung ausgelöst. Damit wird insbesondere die Blockierung der gesamten Alarmanlage mittels eines starken Störsenders unterbunden.

Bei der aus EP 0 484 880 A2 bekannten Funkalarmanlage kann eine Beeinflussung durch in der Nachbarschaft betriebene baugleiche Funkalarmanlagen jedoch nicht verhindert werden. Sendet nämlich eine Außeneinheit einer derartigen Nachbaranlage Datentelegramme aus, werden die Datentelegramme aller Funksignale aufgrund der falschen Codierung als nicht zur Alarmanlage gehörig erkannt und ein Fehlalarm ausgelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Funkalarmanlage anzugeben, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile von Funkalarmanlagen beseitigt. Insbesondere soll das Verfahren auch für unaufwendige unidirektionale Funkalarmanlagen verwendet werden können.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, daß durch die Nichtberücksichtigung von Funksignalen, deren Empfangsfeldstärke unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, Fremdsignale, beispielsweise von benachbarten baugleichen Funkalarmanlagen, nicht ausgewertet werden, so daß Fehlalarme vermieden werden. Wegen der Auswertung aller relevanten Daten in der Zentraleinheit reicht für die Funkalarmanlage eine unidirektionale Funkverbindung zwischen Außeneinheiten und Zentraleinheit aus.

Vorteil des Verfahrens nach Anspruch 4 ist, daß Störversuche mit auf den von der Funkalarmanlage verwendeten Trägerfrequenzen sendenden Störsendern sicher erkannt werden.

Eine nach dem Verfahren nach Anspruch 9 betriebene Funkalarmanlage weist den Vorteil auf, daß durch die Verwendung eines Codieralgorithmus in den Außeneinheiten und der Zentraleinheit die Beeinflußbarkeit der Alarmanlage durch Auswertung und Nachbildung der Datentelegramme verringert wird.

Vorteil des Verfahrens nach Anspruch 10 ist, daß die Ladezustände der die Stromversorgung der Außeneinheiten bildenden Batterien ohne zusätzlichen Aufwand in den Außeneinheiten überwacht werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform einer Funkalarmanlage näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur den prinzipiellen Aufbau einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Funkalarmanlage.

Die Funkalarmanlage weist mehrere Außeneinheiten A1 bis An sowie eine Zentraleinheit Z auf. Die Außeneinheiten weisen jeweils einen Detektor, eine Recheneinheit, eine Batterie oder einen Akku und einen Sender mit zugehöriger Antenne auf. Die Recheneinheiten, die beispielsweise von Mikrocomputern gebildet werden können, werten die Signale der Detektoren aus und steuern die jeweilige Außeneinheit.

Die Zentraleinheit Z umfaßt einen Empfänger 2 mit zugehöriger Antenne 1, einen Demodulator 3 zur Gewinnung der digitalen Datentelegramme und eine Recheneinheit 4, welche die Datentelegramme auswertet und den Empfänger 2 steuert. Die Recheneinheit 3 kann beispielsweise von einem Mikrocomputer mit zugehörigem Speicher gebildet werden.

Zur Vereinfachung des Verständnisses sind in der Figur nur Bestandteile der Funkalarmanlage dargestellt, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind.

Die Sender der Außeneinheiten A1 bis An senden ihre Datentelegramme mehrfach, wobei die Datentelegramme mit mindestens zwei verschiedenen Trägerfrequenzen moduliert und gesendet werden. Das Senden kann mit je einem Sender pro Trägerfrequenz in jeder Außeneinheit gleichzeitig erfolgen oder zeitlich nacheinander mit einem einzigen Sender, der auf die verschiedenen Trägerfrequenzen eingestellt werden kann. Dabei kann die Reihenfolge der Einstellung der verschiedenen Trägerfrequenzen fest vorgegeben oder veränderbar sein.

Der in der Zentraleinheit Z vorhandene Empfänger 2 kann ebenfalls mehrere Einzelempfänger zum gleichzeitigen Empfang aller verwendeten Trägerfrequenzen oder einen einzelnen Empfänger, der die verwendeten Trägerfrequenzen nach einem bestimmten Schema durchscannt, aufweisen.

Für den Aufbau einer Funkalarmanlage bieten sich alle denkbaren Kombinationen der oben beschriebenen Sender und Empfänger an. In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 43 37 211.2 der Anmelderin werden verschiedene Möglichkeiten zum Aufbau von Sendern und Empfängern einer Funkalarmanlage beschrieben.

In der dieser Beschreibung zugrundeliegenden Ausführungsform wird von einem Empfänger 2 in der Zentraleinheit Z ausgegangen, der die verwendeten Trägerfrequenzen nacheinander durchscannt. Dazu wird der Empfänger 2 vom Mikrocomputer 4 über die Verbindung 5 abgestimmt. Die Sender der Außeneinheiten A1 bis An senden die verwendeten Trägerfrequenzen zeitlich nacheinander.

Bei der ersten Inbetriebnahme der Außeneinheiten A1 bis An und evtl. nach jedem Batteriewechsel in den Außeneinheiten A1 bis An wird für die Außeneinheiten A1 bis An ein Initialisierungslauf durchgeführt, wobei sich die Zentraleinheit Z in einem besonderen Modus befindet.

Bei diesem Initialisierungslauf wird die jeweilige Außeneinheit A1 bis An ausgelöst, so daß vom Sender S ein Datentelegramm ausgesendet wird. Dieses Funksignal wird vom Empfänger 2 der Zentraleinheit Z empfangen und ein die Empfangsfeldstärke kennzeichnender Wert wird über die Datenleitung 6 an den Mikrocomputer 4 abgegeben. Außerdem erhält der Mikrocomputer 4 vom Ausgang des Demodulators 3 das soeben empfangene Datentelegramm. Dieses wird im Mikrocomputer ausgewertet, wodurch die Codenummer der sendenden Außeneinheit bestimmt wird.

Daraufhin wird vom Mikrocomputer 4 der Wert der Empfangsfeldstärke zusammen mit der Codenummer abgespeichert. Zusätzlich kann auch eine Codenummer für die jeweils am Empfänger 2 eingestellte Trägerfrequenz gespeichert werden. Wird diese zusätzlich gespeichert, lassen sich exakte Aussagen über die Störung jeder einzelnen Trägerfrequenz für jede Außeneinheit A1 bis An machen.

Eine vereinfachte Ausführungsform kann gebildet werden, wenn, statt wie oben beschrieben für jede Außeneinheit und jede Trägerfrequenz, nur die kleinste aller festgestellten Empfangsfeldstärken vom Mikrocomputer 3 abgespeichert wird.

Ist die Funkalarmanlage in Betrieb, wird die Empfangsfeldstärke aller eingehenden Funksignale im Empfänger 2 festgestellt und der festgestellte Wert an den Mikrocomputer 4 weitergegeben. Dazu wird der Empfänger 2 für eine gewisse Zeitdauer auf die erste Trägerfrequenz abgestimmt. Die Zeitdauer, für die der Empfänger 2 auf eine Frequenz eingestellt ist, ist dabei sinnvollerweise länger als die Zeitdauer der Verwendung einer Frequenz durch die Sender der Außeneinheiten (z. B. dreifache Zeitdauer). Ist die Empfangsfeldstärke geringer als der für die entsprechende Trägerfrequenz gespeicherte Wert, bzw. geringer als der einzige (kleinste) gespeicherte Wert, unterbleibt eine Auswertung des empfangenen Signals.

Um Fehler auszugleichen zu können, die durch Schwankungen der Empfangsfeldstärke verursacht werden, beispielsweise durch Witterungsänderungen, Bauteilalterung oder durch Abnahme des Batterieladezustandes, ist es zweckmäßig, die gespeicherten Werten der Empfangsfeldstärken um einen vorgebbaren Schwellwert zu verringern. Die Auswertung der empfangenen Signale unterbleibt dann für den Fall, daß der um den Schwellwert verringerte Wert unterschritten wird. Dies hat den Vorteil, daß der Mikrocomputer wesentlich weniger Datentelegramme auswerten muß als bei bekannten Funkalarmanlagen, wodurch der Datendurchsatz verringert wird.

Wird keinerlei Signal empfangen, stellt der Mikrocomputer 4 über die Leitung 5 den Empfänger 2 auf die nächste zu empfangende Trägerfrequenz ein, usw.

Wird ein Signal empfangen, dessen Empfangsfeldstärke größer als der oben beschriebene Wert ist, wird das vom Demodulator 3 demodulierte Datentelegramm durch den Mikrocomputer 4 ausgewertet.

Handelt es sich um ein Datentelegramm, das als zur Funkalarmanlage gehörig erkannt wird, wird evtl. die Abstimmzeitdauer verlängert, um das Datentelegramm vollständig empfangen zu können. Anschließend wird der Empfänger auf die nächste Frequenz abgestimmt, usw.

Kann kein gültiges Datentelegramm erkannt werden, werden der Zeitpunkt, zu dem das Funksignal empfangen wurde, die Trägerfrequenz, die Empfangsfeldstärke und das vom Demodulator 3 stammende Signal durch den Mikrocomputer 4 abgespeichert. Diese Informationen können beispielsweise durch den Betreiber der Funkalarmanlage zur Erkennung von Manipulationsversuchen durch Dritte ausgewertet werden.

Für den Fall, daß sämtliche Trägerfrequenzen für einen gewissen Zeitraum (z. B. mehrere Sekunden) keine gültigen Datentelegramme enthalten wird, ein Alarm ausgelöst.

Zur weiteren Erhöhung der Störsicherheit der Funkalarmanlage kann es zudem vorgesehen sein, daß die Datentelegramme in den Außeneinheiten in mehrere Teilblöcke aufgespalten werden, um die Teilblöcke auf verschiedene Trägerfrequenzen zu modulieren. In der Zentraleinheit werden die Teilblöcke der Datentelegramme wieder entsprechend der vorgenommenen Aufspaltung zusammengesetzt.

Daneben, oder als zusätzliche Maßnahme, kann eine Codierung der Datentelegramme in den Außeneinheiten für jedes Datentelegramm mittels eines vorgegebenen Algorithmus durchgeführt werden. In der Zentraleinheit wird die Zugehörigkeit der empfangenen Datentelegramme mittels desselben Algorithmus überprüft. In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 43 44 120.3 der Anmelderin wird ein derartiges Verfahren näher beschrieben.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung bereits gespeicherten Werte der Empfangsfeldstärken der einzelnen Außeneinheiten lassen sich zur weiteren Erhöhung der Störsicherheit der Funkalarmanlage verwenden. Dazu wird die Verringerung der Empfangsfeldstärke der einzelnen Außeneinheiten überwacht, die durch den geringer werdenden Ladezustand der in den Außeneinheiten verwendeten Batterien oder Akkus verursacht wird.

Werden im Betrieb gültige Datentelegramme erkannt und ausgewertet, wird die jeweilige Codenummer der Außeneinheit und der Wert der Empfangsfeldstärke ermittelt und im Mikrocomputer 4 verarbeitet. Der Wert der jeweiligen Empfangsfeldstärke wird mit dem entsprechenden gespeicherten Wert, bzw. mit dem um den oben beschriebenen Schwellwert verringerten Wert, verglichen. Sobald der ermittelte Wert der Empfangsfeldstärke einen ersten Grenzwert unterschreitet, der aber über dem sich aus gespeichertem Wert minus Schwellwert ergebenden Wert liegt, wird an einer zur Funkalarmanlage gehörenden Kontrolleinheit ein Signal ausgegeben, das den Betreiber veranlaßt, die Batterie in der entsprechenden Außeneinheit zu wechseln. Der erste Grenzwert ist so bemessen, daß ein genügend langer Zeitraum verbleibt, während dem die Batterie ausgewechselt werden kann. Liegt der ermittelte wert der Empfangsfeldstärke unterhalb eines zweiten Grenzwertes, der so gewählt ist, daß er kleiner als der erste Grenzwert ist, den sich aus gespeichertem Wert minus Schwellwert ergebenden Wert aber noch übersteigt, wird im scharfgeschalteten Zustand ein Alarm ausgelöst, ansonsten wird das Scharfschalten verhindert.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erhöhung der Störsicherheit einer Funkalarmanlage, bei der Außeneinheiten mittels Datentelegramme enthaltenden Funksignalen mit einer Zentraleinheit in Verbindung stehen, wobei die Datentelegramme in der Zentraleinheit ausgewertet werden und für jedes Datentelegramm mindestens zwei Funksignale mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen von den Außeneinheiten ausgesendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - bei der Inbetriebnahme der Funkalarmanlage die Empfangsfeldstärken der Funksignale der Außeneinheiten in der Zentraleinheit festgestellt und mindestens ein daraus abgeleiteter Feldstärkewert abgespeichert wird, und
• - bei Betrieb der Funkalarmanlage die Datentelegramme aller von der Zentraleinheit empfangenen Funksignale, deren Empfangsfeldstärke geringer als der abgespeicherte Feldstärkewert ist, nicht ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Auswertung der Datentelegramme ein Schwellwert gebildet wird und der Wert der Empfangsfeldstärke um einen vorgebbaren Wert verringert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Inbetriebnahme der Funkalarmanlage nur ein aus dem kleinsten festgestellten Wert der Empfangsfeldstärken aller Außeneinheiten in der Zentraleinheit abgeleiteter Feldstärkewert gespeichert wird und zur Überprüfung der Empfangsfeldstärken aller Außeneinheiten während des Betriebs der Funkalarmanlage dient.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datentelegramme der Funksignale mit einer Empfangsfeldstärke, die größer als der oder die gespeicherten Werte ist, in der Zentraleinheit ausgewertet werden,
daß Datentelegramme, die als nicht zur Funkalarmanlage gehörig erkannt werden, in der Zentraleinheit zusammen mit dem Zeitpunkt des Auftretens und der jeweils empfangenen Trägerfrequenz gespeichert werden, und
daß mindestens dann, wenn die Funksignale aller Trägerfrequenzen über einen vorgegebenen Zeitraum nicht zur Funkalarmanlage gehörige Datentelegramme enthalten, ein Alarm ausgelöst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Datentelegramme enthaltenden Funksignale mit unterschiedlicher Trägerfrequenz gleichzeitig gesendet werden, wobei von der Zentraleinheit gleichzeitig alle Trägerfrequenzen empfangen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Datentelegramme enthaltenden Funksignale mit unterschiedlicher Trägerfrequenz zeitlich nacheinander gesendet werden, wobei von der Zentraleinheit die verschiedenen Trägerfrequenzen nacheinander oder gleichzeitig empfangen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der von den Außeneinheiten gesendeten Trägerfrequenzen verändert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsgehalt der einzelnen Datentelegramme auf mehrere Funksignale mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen aufgeteilt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codierung der Datentelegramme in den Außeneinheiten für jedes Datentelegramm mittels eines vorgegebenen Algorithmus geändert wird, und
daß derselbe Algorithmus in der Zentraleinheit verwendet wird, um die Zugehörigkeit der empfangenen Datentelegramme zur Funkalarmanlage zu überprüfen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die Empfangsfeldstärke der Funksignale einer Trägerfrequenz aller Außeneinheiten ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme fortlaufend in der Zentraleinheit festgestellt wird,
daß die bei der Inbetriebnahme festgestellten Werte der jeweiligen Außeneinheiten gespeichert werden,
daß bei einer Abweichung der im Betrieb festgestellten Werte der Empfangsfeldstärken von den gespeicherten Werten, die größer als ein erster vorgebbarer Schwellwert ist, eine Warnanzeige an der Zentraleinheit bewirkt wird, und
daß bei einer Abweichung der im Betrieb festgestellten Werte der Empfangsfeldstärken von den gespeicherten Werten, die größer als ein zweiter vorgebbarer, größerer Schwellwert ist, ein Alarm ausgelöst oder eine Scharfstellung der Funkalarmanlage verhindert wird.