EP0338274B1 - Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage - Google Patents

Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage Download PDF

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EP0338274B1
EP0338274B1 EP89105072A EP89105072A EP0338274B1 EP 0338274 B1 EP0338274 B1 EP 0338274B1 EP 89105072 A EP89105072 A EP 89105072A EP 89105072 A EP89105072 A EP 89105072A EP 0338274 B1 EP0338274 B1 EP 0338274B1
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frequency
phase
network
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EP89105072A
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Klaus Dr.-Ing. Von Pieverling
Gerhard Dipl.-Ing. Ritter
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/06Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using power transmission lines

Definitions

  • the invention relates to a data transmission system for a wireless hazard alarm system according to the preamble of claim 1.
  • the microprocessor system already present in the respective control centers is used for the processing of the binary hazard reporting data for the transmission via the light network with a carrier-frequency transmission system with phase modulation.
  • the adjustable carrier frequency is derived from the microprocessor quartz and the transmission takes place in time-division multiplexing in selectively selectable frequency channels.
  • the signal evaluation is carried out in the respective microprocessor system. It is therefore not necessary to have a separate microprocessor for the network transmission device, because the existing microprocessor in the room control center and the building alarm center is used for the actual data transmission, ie transmission and reception via the lighting network.
  • the signals are evaluated in the existing microprocessor.
  • the microprocessor quartz which is also present, is also used to derive the adjustable carrier frequency.
  • the GM hazard detectors are connected via the associated infrared transmitter IRSn to the room control center RZi, which has correspondingly assigned infrared receivers IRIn.
  • This infrared transmission device within a room to be monitored is described in the above-mentioned German patent application P 37 39 042.
  • the data received in the room control center RZi and processed and processed with the microprocessor system MP there are transmitted to the building control center GZ via a network transmission device NUE via the existing light line network NL.
  • a network transmission device NUE In addition to a microprocessor system MP and further devices for alarm processing, alarm output AL and fault display ST, which are not shown here, this also has a network transmission device NUE.
  • the data transmission takes place by means of the network transmission device NUE, with the use of the microprocessor system MP of the respective center.
  • the network transmission device NUE provided for this purpose is shown with the existing microprocessor system MP and the coupling NKE to the light line network NL in FIG. 2 in the block diagram.
  • the network transmission device NUE et al. a frequency synthesizer FS which is supplied with a frequency divider FT by the microprocessor system MP and which is connected to the selected carrier frequency PF, e.g. 100 kHz, the phase modulator PM and two phase detectors PT1 and PT2 via a phase splitter PSP.
  • Carrier frequency PF which is preferably phase-shifted by 90 °, reaches one phase detector PT1 compared to the other phase detector PT2, which receives carrier frequency TF with the zero phase.
  • three channels with a preferably 0 ° / 120 ° / 240 ° phase can also be provided.
  • the data SD to be transmitted arrive in a coded form at the phase modulator PM, from which the modulated transmission data SDm run to a transmission stage SEN and from which they are transmitted to the light line network NL via the network coupling device NKE.
  • the frequency divider FT divides the processor clock frequency, for example 12 MHz, down to the 100 kHz carrier frequency in accordance with a desired division ratio of here, for example, 120: 1.
  • the hazard reporting data GMD which arrive from the individual infrared receivers, are processed and processed in the microprocessor system MP, but this need not be explained further here.
  • the received data EDm transmitted via the light network NL reach the receiver EMP via the network coupling device NKE.
  • the receiver has the two phase detectors PT1 and PT2, at which the carrier frequency TF with 0 ° and 90 ° phase is also present.
  • the received data are sent to the microprocessor system MP according to the components X and Y, ie EDX and EDY, via respective filters F, preferably low-pass filters, and A / D converters.
  • the analog-digital converters provided for this purpose are integrated in the microprocessor system MP.
  • the angle corresponding to the data content is calculated in the microprocessor system MP from the two quadrature components, the demodulated received data EDX and EDY.
  • phase modulator PM consists of an exclusive-OR gate EXOR, to which the carrier frequency TF, for example 100 kHz, is supplied.
  • the binary input data SD are fed to the second input of the exclusive-oder, so that the exclusive-or gate generates a phase rotation of 90 ° or 180 °, ie the modulated carrier, at the output.
  • the transmitter stage SEN has a field effect transistor FTR, which is driven directly via an AND gate AND. The second input of the AND gate AND is acted upon by an on / off command I / O from the microprocessor system MP.
  • the output of the transmitter stage SEN leads to a downstream filter FF, which attenuates the harmonics generated by the rectangular carrier.
  • the filter FF which is no longer described here, also serves to roughly limit the receiver bandwidth in the case of reception.
  • filters are known per se and also the network connection NKE used here. It is also not necessary to describe the low-pass filter TPF and the sample-and-hold circuit in more detail.

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Description

    Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Gefahrenmeldeanlagen und Übertragungseinrichtungen über Netzleitungen sind an sich bekannt. In der deutschen Patentanmeldung P 37 39 042.2 vom 17.11.87 wurde bereits ein kabelloses Gefahrenmeldesystem mit mindestens einer Raumzentrale, die über vorhandene Netzleitungen mit einer Gebäudezentrale verbunden ist, vorgeschlagen. Dazu ist für die Datenübertragung zwischen den jeweiligen Raumzentralen und der Gebäudezentrale eine jeweilige Netzübertragungseinrichtung erforderlich, die dort jedoch nicht beschrieben ist.
  • In dem Artikel von Oppelt "Das Meldesystem MZ 1000, TN-Nachrichten (1986) No.90" ist eine Gefahren-Meldesystem beschrieben, bei dem ebenfalls die Daten- bzw. Nachrichtenübertragung auf dem Lichtnetz erfolgt. Dort ist bereits eine pulslagencodierte, geträgerte Impulsübertragung im Zeitmultiplexbetrieb vorgeschlagen. Über die Netzübertragungseinrichtung ist jedoch nichts weiter geoffenbart.
  • Für den Intrusionsschutz ist für die Signalübertragung binärer Gefahrenmeldedaten von den Sensoren bzw. Gefahrenmeldern zur Alarmzentrale eine hohe Störsicherheit und Sabotagesicherheit erforderlich. Um den hohen Installationsaufwand für die Errichtung einer Gefahrenmeldeanlage zu vermeiden, werden die Daten zwischen der Raumzentrale und der Gebäudezentrale über ein bestehendes Lichtnetz übertragen. Dies erfordert hohe Anforderungen an ein derartiges Datenübertragungssystem im Hinblick auf eine sichere und zuverlässige Übertragung der Gefahrenmeldedaten.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine eingangs beschriebene Gefahrenmeldeanlage ein Datenübertragungssystem zu schaffen, welches eine hohe Ausfallsicherheit und Störsicherheit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es wird das bereits in den jeweiligen Zentralen vorhandene Mikroprozessorsystem für die Verarbeitung der binären Gefahrenmeldedaten für die Übertragung über das Lichtnetz mit einem trägerfrequenten Übertragungssystem mit Phasen-Modulation mit verwendet. Dabei wird die einstellbare Trägerfrequenz vom Mikroprozessor-Quarz abgeleitet und die Übertragung erfolgt im Zeitmultiplexbetrieb in selektiv wählbaren Frequenzkanälen. Ferner wird die Signalauswertung im jeweiligen Mikroprozessorsystem durchgeführt. Es ist also kein jeweiliger eigener Mikroprozessor für die Netzübertragungseinrichtung erforderlich, weil der bereits vorhandene Mikroprozessor in den Raumzentralen und der Gebäude-AlarmZentrale für die eigentliche Datenübertragung, d.h.Senden und Empfangen über das Lichtnetz, herangezogen wird. Dabei erfolgt die Signalauswertung im vorhandenen Mikroprozessor. Zudem wird der ebenfalls vorhandene Mikroprozessor-Quarz für die Ableitung der einstellbaren Trägerfrequenz mitgenutzt.
  • Für das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem ist die Netzübertragungseinrichtung u.a. mit folgenden Komponenten versehen:
    • Ein Frequenzsynthesizer, der von einem Phased-Looked-Loop-System oder einem Frequenzteiler gebildet sowie von einem Quarzgenerator synchronisiert ist, wird die erzeugte Trägerfrequenz einem Phasenmodulator und einem Phasensplitter zuführen;
    • der Phasenmodulator moduliert die Sendedaten in der Phase und Amplitude, welche von den zu übertragenden Sendedaten abgeleitet sind;
    • ein Sender verstärkt die vom Modulator modulierten Sendedaten und gibt sie über eine Netzankoppelung, die den Trägerfrequenzbereich von der Netzfrequenz trennt, auf das Lichtnetz;
    • ein Empfänger mit zumindest zwei Phasendetektoren und einem nachgeschaltetem Filter sowie einem A/D-Wandler führt die Daten dem Mikroprozessorsystem zu, wobei die Phasen detektoren jeweils von den modulierten Empfangsdaten und vom Phasensplitter mit Δφ1 - φ2 beaufschlagt sind,
    • wobei beim Eintreten von Übertragungsstörungen eine automatische Frequenz-Störanalyse durch das Mikroprozessorsystem durchgeführt wird und aufgrund dieser Analyse ein automatischer Wechsel auf den optimalen Frequenz Kanal erfolgt.
  • An einem Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung im folgenden die Erfindung erläutert.
  • Dabei zeigen
    • Fig. 1 ein Blockschaltbild einer kabellosen Gefahrenmeldeanlage,
    • Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Netzübertragungseinrichtung (Sender/Empfänger) mit bereits vorhandenem Mikroprozessor und
    • Fig. 3 ein Schaltbeispiel eines Phasenmodulators mit nachgeschalteter Senderstufe.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine kabellose Gefahrenmeldeanlage mit einer Vielzahl (z.B. i = 16) von Raumzentralen RZ1 bis RZi mit jeweils zugehörigen Infrarotsendern IRSn (z.B. n = 8 pro Raumzentrale RZ) und zugehörigen Gefahrenmeldern GM und mit einer Gebäude-Alarm-Zentrale GZ gezeigt. Die Gefahrenmelder GM sind über den zugehörigen Infrarotsender IRSn mit der Raumzentrale RZi, die entsprechend zugeordnete Infrarotempfänger IRIn aufweist, verbunden. Diese Infrarotübertragungseinrichtung innerhalb eines zu überwachenden Raumes ist in der oben bereits genannten deutschen Patentanmeldung P 37 39 042 beschrieben. Die in der Raumzentrale RZi empfangenen und mit dem dortigen Mikroprozessorsystem MP verarbeiteten und aufbereiteten Daten werden über eine Netzübertragungseinrichtung NUE über das vorhandene Licht-Leitungsnetz NL zur Gebäudezentrale GZ übertragen. Diese weist neben einem Mikroprozessorsystem MP und weiteren, hier nicht näher dargestellten Einrichtungen für die Alarmbearbeitung, Alarmausgabe AL und Störungsanzeige ST ebenfalls eine Netzübertragungseinrichtung NUE auf.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Datenübertragung mittels der Netzübertragungseinrichtung NUE unter Mitausnützung des Mikroprozessorsystems MP der jeweiligen Zentrale. Die dafür vorgesehene Netzübertragungseinrichtung NUE ist mit dem vorhandenen Mikroprozessorsystem MP und der Ankopplung NKE an das Licht-Leitungsnetz NL in der Fig. 2 im Blockschaltbild dargestellt.
  • Gemäß der Fig. 2 weist die Netzübertragungseinrichtung NUE u.a. einen vom Mikroprozessorsystem MP mit einem Frequenzteiler FT beaufschlagten Frequenzsynthesizer FS auf, der mit der ausgewählten Trägerfrequenz PF, z.B. 100 kHz, den Phasenmodulator PM und über einen Phasensplitter PSP zwei Phasendetektoren PT1 und PT2 ansteuert. An den einen Phasendetektor PT1 gelangt die vorzugsweise um 90° phasenverschobene Trägerfrequenz PF gegenüber dem anderen Phasendetektor PT2, der die Trägerfrequenz TF mit der Nullphase erhält. In einem derartigen Übertragungssystem können auch drei Kanäle mit vorzugsweise 0°/120°/240°-Phase vorgesehen werden. Die zu sendenden Daten SD gelangen in einer codierten Form an den Phasenmodulator PM, von dem die modulierten Sendedaten SDm zu einer Sendestufe SEN laufen und von der sie über die Netzankopplungseinrichtung NKE auf das Licht-Leitungsnetz NL gegeben werden. Der Frequenzteiler FT teilt die Prozessor-Taktfrequenz, beispielsweise 12 MHz, entsprechend einem gewünschten Teilungsverhältnis von hier beispielsweise 120 : 1 auf die 100 kHz-Trägerfrequenz herunter. Die Gefahrenmeldedaten GMD, die von den einzelnen Infrarotempfängern ankommen, werden im Mikroprozessorsystem MP verarbeitet und aufbereitet, was hier jedoch nicht weiter erläutert werden muß.
  • Die über das Lichtnetz NL übertragenen Empfangsdaten EDm gelangen über die Netzankopplungseinrichtung NKE an den Empfänger EMP. Der Empfänger weist die beiden Phasendetektoren PT1 und PT2 auf, an denen auch die Trägerfrequenz TF mit 0°- und 90°-Phase ansteht. Von den Phasendetektoren werden die Empfangsdaten nach den Komponenten X und Y, also EDX und EDY, über jeweilige Filter F, vorzugsweise Tiefpässe, und A/D-Wandler an das Mikroprozessorsystem MP gegeben. Die hierfür vorgesehenen Analog-Digital-Wandler sind in dem Mikroprozessorsystem MP integriert. Aus den beiden Quadraturkomponenten, den demodulierten Empfangsdaten EDX und EDY, wird im Mikroprozessorsystem MP der Winkel berechnet, der dem Dateninhalt entspricht.
  • Bei diesem Datenübertragungssystem ist es möglich, in der Gebäude-Alarm-Zentrale durch kurzen Testbetrieb, der regelmäßig für alle vorgesehenen Übertragungskanäle, z.B. 20, durchgeführt wird, das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems zu ermitteln und in Abhängigkeit vom optimalen Verhältnis einen betreffenden Kanal auszuwählen. Eine solche Frequenz-Kanaloptimierung ist nicht nur vor Inbetriebnahme des Übertragungssystems möglich, sondern auch während des Betriebes, so daß dieses Übertragungssystem immer selbsttätig den optimalen Kanal auswählen kann. Es ist damit auch möglich, in einem Gebäudekomplex mehrere Übertragungskanäle gleichzeitig auf verschiedenen Kanälen zu betreiben.
  • In Fig. 3 ist ein Schaltbeispiel des Phasenmodulators PM und der schaltbaren Senderstufe SEN gezeigt. Der Phasenmodulator PM besteht aus einem Exclusiv-Oder-Gatter EXOR, dem die Trägerfrequenz TF, z.B. 100 kHz, zugeführt wird. Dem zweiten Eingang des Exclusiv-Oders werden die binären Sendedaten SD zugeführt, so daß das Exclusiv-Oder-Gatter am Ausgang eine Phasendrehung von 90° oder 180°, d.h. den modulierten Träger, erzeugt. Die Senderstufe SEN weist einen Feldeffekttransistor FTR auf, der über ein UND-Gatter AND direkt angesteuert wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters AND ist mit einem Ein/Ausschaltbefehl E/A vom Mikroprozessorsystem MP beaufschlagt. Der Ausgang der Senderstufe SEN führt auf ein nachgeschaltetes Filter FF, welches die Oberwellen, die vom rechteckigen Träger erzeugt werden, bedämpft. Das Filter FF, das hier nicht mehr beschrieben ist, dient im Falle des Empfangs zugleich zur groben Begrenzung der Empfängerbrandbreite. Derartige Filter sind an sich bekannt sowie auch die hier verwendete Netzankopplung NKE. Ebenso ist es nicht erforderlich, die Tiefpaßfilter TPF und die Sample-and-Hold-Schaltung näher zu beschreiben.
  • Mit diesem Übertragungssystem ist es möglich, digitale Daten über das Lichtnetz innerhalb eines Gebäudekomplexes zuverlässig zu übertragen, so daß es für die besonderen Anforderungen in einem Intrusionsschutzsystem besonders geeignet ist.

Claims (5)

  1. Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage mit einer Vielzahl (i) von Raumzentralen (RZi) mit jeweils zugehörigen Gefahrenmeldeeinrichtungen (IRSn, GM) und einer Gebäude-Alarm-Zentrale (GZ), welche über bestehende Licht-Netzleitungen (NL) miteinander verbunden sind,
    mit folgenden Merkmalen:
    jede Raumzentrale (RZ) weist eine Infrarot-Empfangseinrichtung und eine Netzübertragungseinrichtung (NUE) für ein trägerfrequentes Übertragungssystem mit Phasen-Modulation auf,
    wobei die einstellbare Trägerfrequenz von einem Schwingquarz stabilisiert ist und die Übertragung im Zeitmultiplexbetrieb in selektiv wählbaren Frequenz-Kanälen erfolgt,
    die Gebäudezentrale weist ein Mikroprozessorsystem (MP) zur Verarbeitung der Gefahrenmeldedaten (GMD) auf,
    im jeweiligen Mikroprozessorsystem (MP) wird auch die Datenübertragung und die Signalauswertung durchgeführt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Netzübertragungseinrichtung (NUE) im wesentlichen folgende Komponenten aufweist:
    a) einen Frequenzsynthesizer (FS), der von einem Phased-Looked-Loop-System oder einem Frequenzteiler gebildet und von einem Quarzgenerator synchronisiert ist, wobei die erzeugte Trägerfrequenz (TF) einem Phasenmodulator (PM) und einem Phasensplitter (PSP) zugeführt wird;
    b) einen Phasenmodulator (PM), der die Sendedaten (SD) in der Phase und Amplitude moduliert, wobei die Phase und Amplitude von den zu übertragenden Sendedaten abgeleitet sind;
    c) einen Sender (SEN), der die modulierten Sendedaten (SDm) vom Modulator (PM) verstärkt und über eine Netzankopplungseinrichtung (NKE), die den Trägerfrequenzbereich von der Netzfrequenz trennt, auf die Licht-Netzleitung (NL) gibt;
    d) einen Empfänger (EMP), der mindestens zwei Phasendetektoren (PD1 und PD2) und nachgeschaltete Filter (F) sowie A/D-Wandler (A/D) aufweist und die Daten dem Mikroprozessorsystem (MP) zuführt, wobei die Phasendetektoren jeweils von den modulierten Empfangsdaten (EDm) und von dem Phasensplitter (PSP) mit (Δφ1 - φ2) beaufschlagt sind, wobei beim Eintreten von Übertragungsstörungen eine automatische Frequenz-Störanalyse durch das Mikroprozessorsystem (MP) durchgeführt wird und aufgrund dieser Analyse ein automatischer Wechsel auf den optimalen Frequenz-Kanal erfolgt.
  2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Quarzgenerator von dem Mikroprozessor-Quarz (MQ) und einem Frequenzteiler (FT) des Mikroprozessorsystems (MP) gebildet ist.
  3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude vom Mikroprozessorsystem her ein-/ausgeschaltet wird.
  4. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude zum Erreichen eines schmalbandigen Sendespektrums eine spezielle Kurvenform erhält.
  5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die zur Digitalisierung der demodulierten Empfangsdaten (EDX, EDY) erforderlichen Analog-Digital-Wandler (A/D) im Mikroprozessorsystem (MP) integriert sind.
EP89105072A 1988-04-19 1989-03-21 Datenübertragungssystem für eine kabellose Gefahrenmeldeanlage Expired - Lifetime EP0338274B1 (de)

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