DE4422281C1 - Datenfernerfassungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenfernerfassungssystem, insbesondere zur Verbrauchsermittlung in Gebäuden, ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Datenfernerfassungssystem ist in der WO-A-94/03882 beschrieben.

In der DE 23 16 166 B2 ist ferner eine Gemeinschaftsantennen­ anlage beschrieben. Bei dieser können die zur Übertragung von Fernseh- und Rundfunksendungen nicht benutzten Frequenz­ bereiche der Antennenanlage zur Übermittlung von Alarmsig­ nalen verwendet werden. An den einzelnen Geräte-Anschlußbuch­ sen der Antennenanlage kann zusätzlich ein Alarmgeber angeschlossen werden, dessen Ausgangssignal einem Träger­ signal aufmoduliert wird, welches eine für den bestimmten Anschlußort charakteristische Frequenz hat. Die zusammen mit den Fernseh- und Rundfunksignalen über die gemeinsame Antennenleitung versandten Alarmsignale werden von einer zentralen, ebenfalls an die Antennenleitung angeschlosse­ nen Überwachungseinheit ausgewertet. Je nach der festge­ stellten Frequenz des Alarmsignales wird ein spezifischer Alarm ausgelöst.

In der DE 32 21 505 A1 ist ferner ein System zur zentralen Verbrauchsmessung in Gebäuden offenbart. Bei diesem wird mit elektrischen Ausgangssignalen der einzelnen Meßstellen ein Trägersignal moduliert, dessen Frequenz sich von der Netzfrequenz unterscheidet. Dieses Signal wird auf das normale Wechselspannungsnetz des Gebäudes gegeben und von einer ebenfalls an dieses angeschlossenen zentralen Auswerteeinheit demoduliert und ausgewertet.

Bei dem Datenerfassungssystem nach der WO-A-94/03882 wird eine einzige Empfängerelektronik verwendet, um die von einer großen Anzahl von Meßeinheiten auf Funk­ strecken übermittelten Datensignale zu empfangen, aufzu­ arbeiten und einer Auswerteeinheit bereitzustellen.

Bei vielen Anwendungen ist es so, daß die Übertragungsbe­ dingungen (Abschattungen, Reflexionen) für die verschie­ denen Meßeinheiten sehr unterschiedlich sind. Dies ist in Gebäuden z. B. durch die jeweils zwischen Meßeinheit und Empfangsantenne liegenden Wände bedingt. Auch verän­ derliche Reflexionen und Beugungen an festen und beweg­ ten Objekten führen zu einem die Sicherheit der Datenübertragung beeinträchtigenden Vielfachempfang. Eine gewisse Verbesserung hierbei könnte man zwar dadurch erzielen, daß man die Sendeantennen und Empfangsantennen sorgfältig plant, was aber in der Praxis komplexe Mes­ sungen und Anpassungen vor Ort erforderlich macht, um eine sehr hohe Rate von mehr als 99% richtiger Datenübertragung von den Meßeinheiten zur Auswerteeinheit sicherzustellen. Eine Erhöhung der Sicherheit der Daten­ übertragung könnte man zwar auch durch Erhöhung der Sende­ leistung gewährleisten, dem stehen aber zum einen die Zulassungsvorschriften für Funkübertragungsstrecken und andererseits die beschränkte Kapazität der in den Sendeeinheiten verwendeten Batterien entgegen.

Ohne derartige Erhöhung der Sendeleistung könnte man die Sicherheit der Datenübertragung eines bekannten Datenfernerfassungssystemes ferner dadurch verbessern, daß man für jede Gruppe von ähnliche Übertragungseigenschaf­ ten aufweisenden Meßeinheiten, z. B die auf einem Stock­ werk eines Gebäudes angeordneten Meßeinheiten, jeweils eine Antenne, eine zugeordnete Empfangselektronik und eine Vorauswerteeinheit vorsieht und die verschiedenen Vorauswerteeinheiten über Kabel mit einer zentralen Haupt-Auswerteeinheit verbindet. Ein derartiges System ist jedoch aufwendig und teuer.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Datenfern­ erfassungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß auch bei sehr unterschied­ lichen Übertragungsbedingungen zwischen verschiedenen Gruppen von Meßeinheiten und einer einzigen Empfangsan­ tenne eine sichere Datenübertragung gewährleistet ist, ohne daß hierfür ein hoher apparativer Aufwand getrieben werden müßte.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Daten­ fernerfassungssystem mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Datenfernerfassungssystem hat man eine Vielzahl im Gebäude verteilter Antennen­ segmente, die jeweils die Sendesignale benachbarter Meßeinheiten empfängt. Die Sendesignale weiter entfern­ ter Meßeinheiten (z. B. von darüberliegenden oder da­ runterliegenden Stockwerken) werden dagegen durch Hin­ dernisse so stark abgeschwächt, daß sie zum Ausgangs­ signal des betrachteten Antennensegmentes nur wenig beitragen. Die Ausgangssignale der verschiedenen An­ tennensegmente werden auf der Antennenleitung aufad­ diert und auf die Empfangselektronik gegeben. Diese braucht somit auch für sehr große Gebäude nur ein ein­ ziges Mal vorgesehen zu werden, was im Hinblick auf deren hohe Kosten vorteilhaft ist.

In der Praxis kann die Antennenleitung ein Hochfrequenz­ kabel sein, wie es als Standard-Fernsehantennenkabel bekannt ist. In dieses Kabel werden die Antennensignale vorzugsweise über einen Impedanzwandler, jedoch ohne Demodulation eingespeist.

Während bei der erfindungsgemäßen Lösung solche Sende­ signalüberlagerungen ausgeschlossen sind, die durch den Empfang des Ausgangssignales einer Meßeinheit durch ein dieser nicht zugeordnetes Antennensegment hervorge­ rufen werden, kann es natürlich bei gleichzeitigem Arbei­ ten zweier Meßeinheiten insgesamt über die Überlagerung von Ausgangssignalen der Antennensegmente zu Signalüber­ lagerungen kommen. Bezüglich des Ausräumens derartiger additiver Signalüberlagerungen kann ähnlich vorgegangen werden, wie dies in der WO-A-94/03882 im einzelnen be­ schrieben wird, auf die diesbezüglich explizit Bezug genommen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Un­ teransprüchen angegeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird ein reflexionsfreies Anschließen der Antennenseg­ mente an die Antennenleitung erhalten, so daß die An­ tennensegmente keine oder nur wenig Leistung aus der Antennenleitung auskoppeln, welche von anderen Anten­ nensegmenten eingebracht wird.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hinblick auf das Kleinhalten von Verlustleis­ tung und im Hinblick auf das Vermeiden von Reflexionen auf der Antennenleitung von Vorteil.

Bei einem Datenfernerfassungssystem hat man ein sicheres Erfassen der von den Meßeinheiten übertragenen Signale bei kompakten Abmessungen der Antennensegmente.

Auch die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ist im Hinblick auf geringe Signalverluste auf der Antennenleitung von Vorteil.

Bei einem Datenfernerfassungssystem gemäß Anspruch 6 braucht man zur Speisung der Koppelverstärker keine gesonderte Leitung zu verlegen, was die Installations­ kosten niedrig hält.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur ein Block­ schaltbild eines Datenfernerfassungssystemes wie es zur Fern-Verbrauchsermittlung in Gebäuden verwendet wird.

In der Zeichnung sind mit 10-1-1 bis 10-1-x(1) Meßeinheiten bezeichnet, die auf dem ersten Stockwerk eines Gebäudes an verschiedenen Verbrauchsstellen installiert sind. Typische derartige Verbrauchsstellen sind Heizkörper und Warmwasserzähler. x(1) soll dabei für die letzte Meßeinheit auf dem ersten Stockwerk stehen.

Jede der Meßeinheiten enthält (in der Zeichnung nicht explizit dargestellt) einen Meßsensor, der z. B. ein Temperaturfühler mit einem nachgeschalteten Integrator sein kann, eine Sendeelektronik und eine Antenne 12. Der Aufbau der Meßeinheiten 10 und die Speisung ihrer Antenne 12 kann jeweils so erfolgen, wie in der WO-A-94/03882 im einzelnen beschrieben.

Weitere Meßeinheiten für das zweite und n-te Stockwerk sind in der Zeichnung ebenfalls wiedergegeben.

Für jeden Satz von Meßeinheiten 10-1 bis 10-n ist auf dem Stockwerk vorzugsweise im Treppenhaus eine Antennen­ einheit 14-1 bis 14-n vorgesehen. In der Zeichnung sind Einzelheiten der Antenneneinheit 14-n wiedergegeben, die anderen Antenneneinheiten haben denselben Aufbau.

Die Antenneneinheit 14-n hat eine Empfangsantenne 16, die über eine insgesamt mit 18 bezeichnete aktive Kop­ peleinheit und ein T-Stück 20 an eine den Antennenein­ heiten gemeinsame Antennenleitung 22 angeschlossen ist.

Die Antennenleitung 22 ist ein HF-Koaxialkabel, wie es üblicherweise als Fernseh-Antennenkabel verwendet wird. Das freie Ende der Antennenleitung 22 ist durch einen insgesamt mit 24 bezeichneten Abschlußwiderstand abgeschlossen, dessen Widerstandswert dem Wellenwider­ stand der Antennenleitung 22 entspricht.

Da durch das T-Stück 20 eine Störreflexion auf der Antennen­ leitung 22 erzeugt würde, ist ausgangsseitig in der Koppeleinheit 18 ein LC-Koppelnetzwerk 26 vorgesehen, das die Zusatzkapazität kompensiert. Wie aus der Zeich­ nung ersichtlich, ist die Empfangsantenne 16 über einen insgesamt mit 28 bezeichneten Fußwiderstand mit der Schirmung der Antennenleitung 22 verbunden und das An­ tennensignal wird über eine Verstärkerstufe 30 auf den Innenleiter der Antennenleitung 22 gegeben.

Die Verhältnisse sind insgesamt so gewählt (vergleiche die in der Zeichnung gegebenen Dimensionierungsbeispiele), daß man einen Innenwiderstand der aktiven Antenne erhält, der gegen unendlich geht. Realisiert man bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Auslegung der Antenneneinheit 14 einen inneren Widerstand der Antenneneinheit von etwa 5000 Ohm, so hat man bei einem Gebäude mit 10 Etagen erst einen Zusatzwiderstand von insgesamt 500 Ohm, der als Verlustlast parallel zum halben Wellenwiderstand von 37,5 Ohm hinzukommt. Der reduzierte Lastwiderstand für die aktiven Antennen fällt so nur auf 35 Ohm ab, was einer Zusatzdämpfung von 0,6 dB entspricht.

An das Ende der Antennenleitung 22 ist eine insgesamt mit 32 bezeichnete Empfangselektronik angeschlossen. Diese hat ein Eingangsnetzwerk 34, welches wieder dem Wellen­ widerstand der Antennenleitung 22 entspricht, sowie eine nachgeschaltete Vorverstärkerstufe 36.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Innenleiter der Antennenleitung 22 gleichstrommäßig mit einer Gleich­ strom-Versorgungsspannung VB beaufschlagt, während der Außenleiter mit Erde GND verbunden ist.

Das Ausgangssignal der Vorverstärkerstufe 36 wird auf einen Eingang einer insgesamt mit 38 bezeichneten Auswerteeinheit gegeben, die im einzelnen ähnlichen Aufbau haben kann wie die in der WO-A-94/03882 beschriebene Auswerteeinheit (dortiges Bezugszeichen 16).

Die Auswerteeinheit 38 demoduliert die verschiedenen über die Antennenleitung 22 erhaltenen Signale, ele­ miniert als nicht einwandfrei erkannte Signale, spei­ chert die korrekt übertragenen Daten und gibt diese in größeren zeitlichen Abständen, z. B. über eine TEMEX-Karte 40 auf eine Telefonleitung 42 ab, an welche ein Abrech­ nungsrechner einer Abrechnungsfirma angeschlossen ist.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß man bei der getroffenen Auslegung des Datenfernerfassungs­ systemes eine sichere Signalerfassung für die verschie­ denen auf einem Stockwerk angeordneten Meßeinheiten hat. Die hierfür verwendeten Antenneneinheiten 14 haben einfachen Aufbau und sind somit preisgünstig. Die teuere Empfangselektronik und die teuere Auswerteeinheit 38 brauchen dagegen nur einmal vorgesehen zu werden. Durch die spezielle Auslegung der Antenneneinheit 14 ist ge­ währleistet, daß nur ein geringer Teil der von einer Antenneneinheit abgegebenen Leistung in anderen Anten­ neneinheiten verlorengeht. Dies ist darauf zurückzufüh­ ren, daß die Antenneneinheiten hochohmig sind und so­ wohl eine Impedanzumsetzung als auch eine Verstärkung bewerkstelligen.

Wo ein erfindungsgemäßes Datenfernerfassungssystem in schon existierenden Gebäuden nachinstalliert wird, brau­ chen hier nur Arbeiten im Treppenhaus durchgeführt zu werden, was mit erträglichem Aufwand möglich ist. In der Praxis können die Antenneneinheiten so ausgebildet werden, daß die gesamte Koppeleinheit 18 als Einheit in eine Unterputzdose eingebaut werden. Die zugehörige Antenne 14 kann an diese Koppeleinheit dann vor der entsprechenden Gebäudewand angeordnet oder in den Putz dieser Wand eingelassen angebracht werden.

Claims (6)

1. Datenfernerfassungssystem, insbesondere zur Ver­ brauchsermittlung in Gebäuden, mit einer Vielzahl von Meßeinheiten (10), die jeweils einen Meßsensor, eine Sendeelektronik und eine mit der letzteren verbun­ dene Sendeantenne (12) aufweisen, mit mindestens einer Empfangsantenne, mit einer an die Empfangsantenne ange­ schlossenen Empfangselektronik (32) und mit einer mit letzteren verbundenen Auswerteeinheit (38), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Empfangsantenne für vorgegebene Gebäudebereiche, insbesondere für jedes Stockwerk, je­ weils ein Antennensegment (16) aufweist und daß die verschiedenen Antennensegemente (16) an eine gemein­ same Antennenleitung (22) angeschlossen sind, die mit dem Eingang der Empfangselektronik (32) verbunden ist.

2. Datenfernerfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenleitung (22) eine Koaxialleitung ist und die Antennensegmente (16) jeweils über ein T-Stück (20) und ein Anpassungsnetzwerk (26, 28) reflexionsfrei an die Antennenleitung (22) ange­ schlossen sind.

3. Datenfernerfassungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand der Empfangselektronik (32) und ein am von der Empfangs­ elektronik (32) abliegenden freien Ende der Antennenlei­ tung (22) angebrachter Abschlußwiderstand (24) der An­ tennenleitung dem Wellenwiderstand der Antennenleitung (22) entsprechen.

4. Datenfernerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Antennensegmente (16) einem Viertel der Wellenlänge entspricht, mit welcher die Sendeeinheiten (10) ihre Daten drahtlos übermitteln.

5. Datenfernerfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen­ segmente (16) jeweils über einen Koppelverstärker (30) an die Antennenleitung (22) angeschlossen sind.

6. Datenfernerfassungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelverstärker (30) Über die Antennenleitung (22) mit einer Versorgungsspannungs­ quelle (VB, GND) verbunden ist.