DE958185C - Verfahren zur drahtlosen Fernueberwachung ferngesteuerter, raeumlich verteilter Anlagen - Google Patents

Description

und ®i

. Günter Keller, Berlin-Charlottenburg

sind als Erfinder genannt worden

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur drahtlosen Fernübertragung ferngesteuerter, räumlich verteilter Anlagen und auf Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Unter Fernüberwachung ist dabei die Abgabe von Bestätigungsmeldungen empfangener Steuerbefehle, die Meldung der Ausführung befohlener Steuervorgänge und, oder die Anzeige des Schaltzustandes der ferngesteuerten Anlagen zu verstehen. Eine derartige Fernüberwachung ist erforderlich, um sich in der Kommandostelle stets ein Bild über den in den fernzusteuernden Anlagen jeweils herrschenden Zustand machen zu können und um etwa aufgetretene Fehler in der Befehlsübertragung oder Befehlsausführung rechtzeitig zu erkennen. Sowohl bei Fernsteuerungen mit Draht als auch ohne Draht müssen bei allen bisher bekannten Fernsteuersystemen in den ferngesteuerten Anlagen selbst Sender vorhanden sein, die die Überwachungsmeldungen an die Kommandostelle geben. Außer diesen Sendern in den Anlagen müssen auch die erforderlichen Übertragungswege, wie Kabelverbindungen oder Funkfrequenzen, zur Verfügung gestellt werden. In der Kommandostelle selbst sind darüber hinaus noch die erforderlichen Empfangsorgane vorzusehen. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand. Darüber hinaus besteht stets die Gefahr des Ausfalls der Überwachungssender in

den fernzusteuernden Anlagen, so daß hierfür auch wieder besondere Warnungsmaßnahmen erforderlich werden. Gerade bei räumlich weit verteilten Anlagen, z. B. bei der Steuerung von Unter-Stationen in Energieversorgungsnetzen, ist der damit verbundene Aufwand recht erheblich.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur drahtlosen Fernüberwachung ferngesteuerter, räumlich verteilter Anlagen vorgeschlagen, das dadurch ίο gekennzeichnet ist, daß den fernzusteuernden Anlagen Funkbaken, deren Reflexionsvermögen für kurze elektromagnetische Wellen zur Abgabe einer Bestätigungsmeldung empfangener bzw. ausgeführter Steuerbefehle und/oder zur Anzeige des Schaltzustandes verändert wird, zugeordnet sind, die von einer Kommandostelle funkortungsartig abgetastet werden und in Abhängigkeit von ihrem Reflexionsvermögen in einem Kontrollgerät Bakenzeichen hervorrufen, deren Art und Größe die Bestätigungsmeldung oder den Schaltzustand wiedergibt. Unter dem Begriff »funkortungsartig« ist hierbei die gerichtete Aussendung eines gebündelten Funkstrahles und sein Empfang nach Reflexion an einer mit der Sendestelle in Verbindung stehenden Empfangsstelle zu verstehen. Der Funkstrahl wird derartig moduliert, daß das empfangene Zeichen einer bestimmten Reflektorfläche zugeordnet werden kann. Diese Modulation kann beispielsweise in der bei Funkortungsgeräten üblichen Impulsmodu-' 30 lation, bei der Impulse in der Größenordnung von Mikrosekunden ausgestrahlt werden, bestehen. Es lassen sich hierfür aber auch die art sich bekannten Verfahren der Funkortung nach einem Frequenzmodulationsverfahren anwenden. Die Anzeige der empfangenen Bakenzeichen kann in Braunschen Röhren, in Zeigerinstrumenten od. dgl. erfolgen. Wenn nicht mehrere zu überwachende Anlagen in einer vom Überwachungsgerät ausgehenden Linie hintereinanderliegen, sind Einrichtungen zur Entfernungsmessung an dem Funkortungsgerät nicht erforderlich. Die Anzeige der empfangenen Signale in dem Funkortungsgerät kann auch in der bei den sogenannten Panorama- oder Rundsichtgeräten üblichen Art erfolgen, die es ermöglicht, gleichzeitig mit einem Blick alle ferngesteuerten Anlagen zu überblicken.

Zur Durchführung des Verfahrens braucht man in den, ferngesteuerten Anlagen nur Schaltmittel vorzusehen, die durch den Empfang eines Steuerbefehles, der mit oder ohne Draht übertragen werden kann, die Ausführung eines Steuerbefehles oder den jeweilig herrschenden Schaltzustand gesteuert werden und das Reflexionsvermögen der Funkbake mechanisch oder elektrisch verändern. Um das Reflexionsvermögen der Funkbake unabhängig von Witterungseinflüssen zu halten, wird es dabei häufig zweckmäßig sein, die Funkbake überdacht aufzustellen, so daß sie von Regen oder Schnee nicht getroffen werden kann. Selbstverständlich muß dabei die Richtung zu dem abtastenden Funkortungsgerät offen bleiben. Zur Vermeidung von Vereisung der Reflexionsflächen, die ebenfalls eine Veränderung ihres Reflexionsvermögens hervorrufen könnten, kann man auch Mittel vorsehen, die Reflektorflächen zu heizen. Um der Funkbake ein steuerbares Reflexionsvermögen geben, zu können, kann man sie aus beweglichen Reflektorflächen aufbauen, deren Stellung in bezug auf den einfallenden und zu reflektierenden Funkstrahl abhängig von der zu übertragenden Bestätigungsmeldung oder dem Schaltzustand mechanisch verändert wird. Ein derartiger Aufbau der Reflektorflächen kann beispielsweise in der Art einer Jalousie erfolgen. Je nachdem, ob die einzelnen Reflektorflächen quer, schräg oder senkrecht zum Funkstrahl stehen, ist das Reflexionsvermögen der Funkbake anders. Zur Erhöhung der Anzahl verschiedener zu übertragender Meldungen kann man die Reflektorflächen auf einer Seite mit einer reflexionsverstärkenden und/oder auf der anderen Seite mit einer reflexions vermindernden Schicht überziehen. Je nachdem, welche dieser Seiten dem Funkstrahl zugekehrt ist, wird das Reflexionsvermögen verschieden sein.

Außer einer mechanischen Steuerung des Reflexionsvermögens ist es auch möglich, dieses elektrisch zu beeinflussen. Bekanntlich ist der Brechungsindex η proportional der Wurzel aus dem Produkt von Permeabilität und Dielektrizitätskonstante. Der Brechungsindex bestimmt bei go senkrechtem Einfall und schwacher Absorption das Reflexionsvermögen gemäß der Beziehung

h I* +1)"

wobei I₀ die Intensität des einfallenden Strahles, I_r die Intensität des reflektierten Strahles und η = Υε·μ den Brechungsindex kennzeichnet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- ioo fahrens kann man daher die Funkbake auch aus¹ einem Reflektor mit veränderbarer Permeabilität und/oder veränderbarer Dielektrizitätskonstante herstellen und deren Werte abhängig von der zu übertragenden Bestätigungsmeldung oder dem Schaltzustand elektrisch steuern. Die Änderung der Permeabilität des Reflektors kann beispielsweise durch ein von den Schaltmitteln der ferngesteuerten Anlage gesteuertes Magnetfeld erfolgen. Hierzu kann man den Reflektor auf seiner dem Funkstrahl abgewandten Seite durch ein magnetisches Schlußjoch abschließen, das eine entsprechende Magnetisierungswicklung trägt. Den Reflektor selbst wird man dabei aus einem ferromagnetischen Material aufbauen, das bei Änderung des Magnetfeldes, in dem er sich befindet, große Permeabilitätsänderungen besitzt.

Will man die Dielektrizitätskonstante des Reflektors entsprechend der zu übertragenden Bestätigungsmeldung ändern, so wird man diese Anderung mittels eines von den Schaltmitteln der ferngesteuerten Anlage gesteuerten elektrischen Feldes durchführen. Dieses elektrische Feld wird dabei so zu dem Reflektor angeordnet, daß es diesen senkrecht zu der Normalen der den Funkstrahl reflektierenden Fläche durchsetzt. Der Reflektor

besteht in diesem Fall zweckmäßig aus einem Material großer Dielektrizitätskonstantenänderung, z. B. Bariumtitanat. Bei Änderung des umgebenden Magnetfeldes zur Verstärkung der Änderung des Reflexionsvermögens der Funkbake kann man selbstverständlich auch sowohl die Permeabilität als auch die Dielektrizitätskonstante ändern. Zu diesem Zweck überlagert man in dem Reflektor ein Magnetfeld und ein elektrisches Feld, die entsprechend beeinflußt werden. Wenn erforderlich, kann diese Änderung des Reflexionsvermögens auch noch durch eine mechanische Änderung der Stellung der Reflektorflächen verstärkt werden.

Bei drahtlos ferngesteuerten Anlagen kann das die Funkbaken abtastende Funkortungsgerät zugleich auch zur Abstrahlung der Steuerbefehle verwendet werden. Die hierzu erforderliche Anordnung kann so getroffen werden, daß das Funkortungsgerät nach Abstrahlung eines amplituden-,

ao impuls- oder frequenzmodulierten Steuerbefehles in mindestens den Richtungen, in denen sich die fernzusteuernden Anlagen befinden, zur Abtastung der ferngesteuerten Anlagen auf normalen Funkortungsbetrieb im Sinne der oben angegebenen Definition umgeschaltet wird. Zum Empfang der abgestrahlten Steuerbefehle wird man häufig in den ferngesteuerten Anlagen neben der Funkbake zur Fernüberwachung, deren Reflexionsvermögen geändert wird, eine besondere Kommandoantenne zum Empfang der Fernsteuerbefehle vorsehen, die nicht auf spezielle Reflexionseigenschaften abgestimmt ist.

Will man jedoch beispielsweise mit einem elektrisch gleichartigen Steuersignal nacheinander verschiedene Steuerbefehle in den ferngesteuerten Anlagen auslösen, wie es unter anderem bei einer stufenweisen Schaltung der fernzusteuernden Anlagen der Fall ist, so· kann man dies dadurch erreichen, daß man mit der Ausführung eines übertragenen Steuerbefehles auch die räumliche Lage der Kommandoantenne in bezug' auf den einfallenden Funkstrahl ändert, so daß ein späteres elektrisch gleichartiges Steuersignal anders empfangen wird und in der fernzusteuernden Anlage einen anderen Steaervorgang auslöst. Selbstverständlich können die einzelnen fernzusteuernden Anlagen so auf die elektrischen Steuersignale abgestimmt werden, daß ein Signal in verschiedenen Anlagen verschiedene Steuervorgänge auslöst. Um die Anlagen alle erreichen zu können, wird man das Funkortungsgerät drehen und in den Richtungen, in denen sich Anlagen befinden, für die ein bestimmter Steuerbefehl nicht gilt, .keine elektrische Energie abstrahlen.

Zur laufenden Überwachung des Schaltzustandes der ferngesteuerten Anlagen wird man die Abtastung der zugehörigen Funkbaken ständig durchführen. Um mit Sicherheit die Aufmerksamkeit in der Kommandostelle auf den. Ausfall eines Funkbakenzeichens zu lenken, ist es möglich, die dort vorhandene Anzeigevorrichtung mit einer Signalanlage zu koppeln, in der der Ausfall des Funkbakenzeichens selbsttätig ein Signal auslöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnungen ' zu seiner Durchführung seien an dem Beispiel einer Anlage zur Fernsteuerung und Fernüberwachung der Befeuerung eines Flughafens näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

In Fig. ι bezeichnet 1 das Gelände eines Flughafens, zu dessen Anflugbefeuerung eine Reihe von ferngesteuerten Anlagen 2 bis 7 dienen. Jede dieser fernzusteuernden Anlagen trägt eine auf den Kommandoturm des Flughafens hin gerichtete Antennenanlage, die in Fig. 2 vergrößert wiedergegeben ist. Sie besteht aus einer Kommandoantenne 8 und einer drehbaren Funkbake 9. Auf dem Kommandoturm des Flughafens befindet sich bei 10 eine Antennenanlage, wie sie bei Funkortungsgeräten verwendet wird. Über diese Antennenanlage wird zur Übertragung eines Steuerbefehles ein elektrisches Signal in Form einer gerichteten, modulierten kurzen elektromagnetischen Welle abgestellt. Um dabei alle fernzusteuernden Anlagen zu erreichen, die auf diesen Befehl ansprechen sollen, führt die Antennenanlage eine durch den Kreispfeil 11 angedeutete Drehbewegung aus. Sollen einzelne Anlagen auf den gerade übertragenen Steuerbefehl nicht ansprechen, so wird in Richtung auf diese Anlagen hin die Aussendung eines Funkstrahles mechanisch oder elektrisch unterbrochen. Trifft das den Steuerbefehl beinhaltende Steuersignal auf die Kommandoantenne einer der fernzusteuernden Anlagen, so löst es in der Anlage die befohlenen Steuervorgänge aus. Nach Auslösung der Steuervorgänge wird gleichzeitig die Funkbake 9 in eine dem eingestellten Schaltzustand entsprechende räumliche Lage in bezug auf den Kommandoturm gebracht. Dies kann, wie in Fig. 3 gezeigt, in einer Drehung der Funkbake um 90⁰ bestehen. Ist beispielsweise der befohlene Steuerbefehl ausgeführt, so nimmt die Funkbake die mit 11 bezeichnete Stellung ein. Wurde der Steuerbefehl nicht ausgeführt oder ist eine sonstige Störung in der Anlage aufgetreten, so bleibt die Funkbake in Stellung 12. Die Stellungen sind dabei in P'ig. 3 in bezug auf die Kommandoantenne 8 gezeichnet. Besteht die Funkbake dagegen, wie in Fig. 4 gezeichnet, aus einer Reihe einzeln verdrehbarer Reflektorflächen . 13 bis 16, so befinden sich diese bei ausgeführtem Steuerbefehl in der in Fig. 4 gezeichneten Lage. Bei Auftreten einer Störung dagegen drehen sie in die mit 17 angedeutete Stellung.

Hat das Funkortungsgerät den Steuerbefehl in alle erforderlichen Richtungen abgestrahlt, so wird es auf Abfragen umgeschaltet. Hierbei wird beispielsweise ein impulsmodulierter Funkstrahl von der Antennenanlage, die wiederum die mit dem Pfeil 11 angedeutete Bewegung ausführt, abgestrahlt und an den Reflektorflächen der Funkbake zurückreflektiert. Die Größe des von der Empfangsantenne am Kommandoturm empfangenen Echos ist dabei abhängig von der jeweiligen Stellung der Funkbake. Das empfangene Echo wird dann in bekannter Weise dem Empfänger zugeführt und nach Verstärkung an einem Anzeigegerät sichtbar gemacht. Die Größe des dort entstehenden Zeichens

gibt dann den Schaltzustand der zu überwachenden Anlage wieder. Auf diese Weise gelingt es, mit einer zentralen Sendeanlage eine Reihe von räumlich verteilten Anlagen fernzusteuern und mit der S gleichen Sendeanlage ihren Betriebszustand zu überwachen.

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur drahtlosen Fernüberwachung ferngesteuerter, räumlich verteilter Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß den fernzusteuernden Anlagen Funkbaken, deren Reflexionsvermögen für elektromagnetische Wellen zur Abgabe einer Bestätigungsmeldung empfangener bzw. ausgeführter Steuerbefehle und/oder zur Anzeige des Schaltzustandes verändert wird, zugeordnet sind, die von einer Kommandostelle funkortungsartig abgetastet werden und in Abhängigkeit von ihrem Reflexionsvermögen in einem Kontrollgerät Bakenzeichen hervorrufen, deren Art und Größe die Bestätigungsmeldung oder den Schaltzustand wiedergibt.

2. Anordnung zur Durchführung des Veras fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den ferngesteuerten Anlagen Schaltmittel vorgesehen sind, die durch den Empfang eines Steuerbefehles, die Ausführung des Steuerbefehles oder den jeweilig herrschenden Schaltzustand gesteuert werden und das Reflexionsvermögen der Funkbake mechanisch oder elektrisch verändern.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von gegenüber Witterungseinflüssen unabhängigem Reflexionsvermögen die Funkbaken überdacht aufgestellt und ihre Reflektorflächen gegebenenfalls geheizt werden.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkbake aus beweglichen Reflektorflächen besteht, deren Stellung in bezug auf den einfallenden und zu reflektierenden Funkstrahl abhängig von der zu übertragenden Bestätigungsmeldung oder dem Schaltzustand mechanisch verändert wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Reflektorflächen der Funkbake auf einer Seite mit reflexionsverstärkenden und/oder auf der anderen Seite mit einer reflexionsvermindernden Schicht überzogen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkbake aus einem Reflektor mit veränderbarer Permeabilität und/ oder veränderbarer Dielektrizitätskonstante besteht, deren Werte abhängig von der zu übertragenden Bestätigungsmeldung oder dem Schaltzustand elektrisch gesteuert werden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Permeabilität des Reflektors durch ein von den Schaltmitteln der ferngesteuerten Anlage gesteuertes Magnetfeld erfolgt.

8. Anordnung nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor auf seiner dem Funkstrahl abgewandten Seite durch ein magnetisches Schlußjoch abgeschlossen wird, das eine Magnetisierungswicklung trägt.

9. Anordnung nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus einem ferromagnetischen Material großer Permeabilitätsänderung bei Änderung des Magnetfeldes, in der er sich befindet, besteht.

10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Dielektrizitätskonstante des Reflektors durch ein von den Schaltmitteln der ferngesteuerten Anlage gesteuertes elektrisches Feld erfolgt.

11. Anordnung nach Ansprüchen 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld den Reflektor senkrecht zu der Normalen der den Funkstrahl reflektierenden Fläche durchsetzt.

12. Anordnung nach Ansprüchen 6, to und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus einem Material großer Dielektrizitätskonstantenänderung bei Änderung des elektrischen Feldes, in dem er sich befindet, besteht.

13. Anordnung nach Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor sich sowohl in einem Magnetfeld als auch in einem elektrischen Feld befindet, deren Wirkungen in bezug auf die Änderung seines Reflexionsvermögens sich überlagern.

14. Anordnung nach Anspruch 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der ferngesteuerten Anlagen mit einem Funkortungsmeßgerät erfolgt, über das auch die Steuerbefehle abgestrahlt werden.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Funkortungsgerät nach Abstrahlung eines amplituden-, impuls- oder frequenzmodulierten Steuerbefehles in mindestens den Richtungen, in denen sich die fernzusteuernden Anlagen befinden, zur Abtastung der ferngesteuerten Anlagen auf normalen Funkortungsbetrieb umgeschaltet wird.

16. Anordnung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Funkortungsgerät gedreht wird und erforderlichenfalls in den Richtungen, in denen keine gerade fernzusteuernden Anlagen liegen,' keine elektrische Energie abstrahlt.

17. Anordnung nach Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den ferngesteuerten Anlagen neben der Funkbake zur Fernüberwachung eine besondere Kommandoantenne zum Empfang der Fernsteuerbefehle vorgesehen ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausführung eines übertragenen Steuerbefehles auch die Lage der Kommandoantenne in bezug auf den einfallenden Funkstrahl geändert wird, so daß elektrisch

gleichartige Steuersignale verschieden in Abhängigkeit von der Stellung der Kommandoantenne empfangen werden und in der fernzusteuernden Anlage verschiedene Steuervorgänge auslösen.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr eine stufenweise Schaltung der fernzusteuernden Anlagen durchgeführt wird.

20. Anordnung nach Anspruch 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Schaltzustandes der ferngesteuerten Anlagen die Abtastung der zugehörigen Funkbaken ständig erfolgt.

21. Anordnung nach Anspruch 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall eines Funkbakenzeichens in der Kommandostelle selbsttätig eine Signalanlage ausgelöst wird.

22. Anordnung nach Anspruch 2 und folgenden zur Fernsteuerung und Fernüberwachung von Befeuerungsanlagen für Flughäfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609579/10J 8.56 (609 797 2.57)