EP4104155A1 - Mesh-gateway network and method - Google Patents

Mesh-gateway network and method

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Publication number
EP4104155A1
EP4104155A1 EP21705163.0A EP21705163A EP4104155A1 EP 4104155 A1 EP4104155 A1 EP 4104155A1 EP 21705163 A EP21705163 A EP 21705163A EP 4104155 A1 EP4104155 A1 EP 4104155A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gateway
forest fire
early detection
detection system
gateways
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21705163.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marco Bönig
Carsten Brinkschulte
Daniel Hollos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dryad Networks GmbH
Original Assignee
Dryad Networks GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dryad Networks GmbH filed Critical Dryad Networks GmbH
Publication of EP4104155A1 publication Critical patent/EP4104155A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H04W40/246—Connectivity information discovery
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16—Gateway arrangements
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/117—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means by using a detection device for specific gases, e.g. combustion products, produced by the fire
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • optical sensors that can detect columns of smoke that arise in the event of a forest fire.
  • These sensors are, for example, rotatable cameras, which, however, have the disadvantage that they are less effective at night and are susceptible to incorrect detection, for example in the event of clouds of dust as a result of agricultural activities.
  • optical systems can usually only recognize the forest fire when the forest fire has already progressed and the columns of smoke are visible over greater distances.
  • Monitoring from a high orbit by means of an IR camera built into a satellite has the disadvantage that the resolution of the cameras over the great distances prevents forest fires from being recognized in the early phase.
  • a satellite is also expensive to purchase and maintain, especially when the satellite is launched.
  • This system has the disadvantage that the control terminal triggers the alarm and must have a powerful RF unit for this.
  • the sensors require a GPS unit that constantly sends a signal to the control terminal, so the power consumption of the sensors is high and the service life of the energy sources (batteries) of the sensors is limited.
  • the ACK signal generation unit has a processor and a memory. Processor and memory are standard components and are therefore inexpensive to manufacture.
  • the first gateway and the second gateway are combined with a plurality of mesh gateway devices and at least one of the mesh gateway devices has no direct IP connection.
  • Mesh gateways consist of a combination of the first gateways and the second gateways.
  • the mesh gateways communicate with one another using a multi-hop radio network, and at least one mesh gateway is connected to the network server using the standard Internet protocol.
  • the second gateway is provided for communication by means of a standard IP connection and using the LoRaWAN protocol with the network server. At least one of the first gateways communicates directly with a second gateway. The second gateway sends the data from a terminal device directly to the network server using an Internet protocol.
  • This type of communication and division of the gateways into two types of gateways significantly expand the LoRaWAN network, whereby standard LoRaWAN-compatible end devices can still be used, which can be distributed and networked far in impassable areas that cannot be reached with conventional radio networks. These end devices are any commercially available devices that do not have to be adapted in order to use the advantages of the mesh network.
  • the object is also achieved by means of the method for the early detection of a forest fire.
  • the ACK signal is sent from the first gateway to the terminal.
  • the ACK signal ensures that a message from the terminal to a gateway has been correctly transmitted to the gateway.
  • the end device does not have to have a permanently active download / receive window and therefore has to be permanently active.
  • the power consumption is reduced and the service life of the terminal is increased.
  • Another significant advantage is that the direct sending of the ACK signal means that the time specified in the terminal for receiving the ACK signal is not exceeded. If the gateway (as provided for in the LoRaWAN standard) were to wait for the response from the network server, this would lead to a runtime being exceeded (RX1 / RX2) in the end device (timeout), which can lead to communication being aborted.
  • the first gateway forwards the message to a second gateway and / or the network server.
  • the first gateway and second gateway are connected to one another via a meshed multi-hop network, so that the front-end gateway does not need a direct connection while it is communicating with the end devices.
  • This also extends the range of the LoRaWAN network, because the front-end gateway is connected to the border gateway via the meshed multi-hop network and can therefore forward the data from the end devices to the Internet network server.
  • the ACK signal is generated and / or sent by a front-end gateway (FGD).
  • FIG. 7 schematically shows an embodiment of the LoRaWAN network 1, into which the forest fire early detection system 10 according to the invention is integrated.
  • the front-end gateways FGD and border gateways G2 described in FIGS. 5 a - c and 6 a - c are combined in one device.
  • These mesh gateways MDGn consist of a combination of the front-end gateways FGDn and the border gateways G2.
  • the mesh gateways MDGn communicate with one another by means of a multi-hop radio network MHF and at least one mesh gateway MDG is connected to the network server NS via a cable connection WN using the standard Internet protocol IP.
  • a mesh gateway MDGn After receiving a message from a terminal EDn, a mesh gateway MDGn sends an ACK signal ACK to the terminal EDn that sent the message.

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Abstract

The invention relates to a forest fire early detection system comprising a mesh-gateway network having a network server, a plurality of first gateways, a second gateway and a plurality of terminals, the first gateway directly communicating with other gateways and terminals of the mesh-gateway network only and the second gateway communicating with the network server. The invention also relates to a corresponding method for forest fire early detection.

Description

M E S H -G AT EWAY- N E TZWE R K U N D VE RFA H RE N M E S H -G AT EWAY- N E TZWE R K U N D VE RFA H RE N
Die Erfindung betrifft ein Waldbrandfrüherkennungssystem umfassend ein Mesh- Gateway- Netzwerk mit einem Netzwerk-Server, mehreren ersten Gateways, einem zweiten Gateway und mehreren Endgeräten, wobei das erste Gateway ausschließlich mit anderen Gateways und Endgeräten des Mesh-Gateway-Netzwerks direkt kommuniziert und das zweite Gateway mit dem Netzwerk-Server kommuniziert sowie ein entsprechendes Verfahren zur Durchführung der Waldbrandfrüherkennung. The invention relates to an early forest fire detection system comprising a mesh gateway network with a network server, several first gateways, a second gateway and several terminals, the first gateway communicating exclusively with other gateways and terminals of the mesh gateway network and the second Gateway communicates with the network server as well as a corresponding method for carrying out forest fire early detection.
Stand der Technik State of the art
Systeme zur Früherkennung von Waldbränden sind bekannt. Dazu wird das zu überwachende Areal mittels optischer Sensoren überwacht, die bei einem Waldbrand entstehenden Rauchsäulen erkennen können. Diese Sensoren sind z.B. drehbare Kameras, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie in der Nacht weniger effektiv sind und für Fehlerkennungen, z.B. bei Staubwolken in Folge landwirtschaftlicher Aktivitäten, anfällig sind. Zudem können optische Systeme den Waldbrand in der Regel erst erkennen, wenn der Waldbrand bereits fortgeschritten ist und die Rauchsäulen über größere Distanzen Sichtbarwerden. Eine Überwachung mittels einer in einem Satelliten verbauter IR-Kamera aus einem hohen Orbit weist den Nachteil auf, dass die Auflösung der Kameras über die großen Distanzen eine Erkennung von Waldbränden in der Frühphase verhindert. Ein Satellit ist außerdem teuer in Anschaffung und Unterhalt, insbesondere beim Start des Satelliten. Eine Überwachung durch Minisatelliten in einem niedrigen Orbit weist den Nachteil auf, dass die Satelliten nicht geostationär sind, für einen Umlauf also eine gewisse Zeit benötigen, in der das Areal nicht überwacht wird. Für eine engmaschige Überwachung wird eine große Mehrzahl von Satelliten benötigt, deren Start ebenfalls kostenintensiv ist. Eine Überwachung durch Satelliten ist außerdem während des Starts mit einem hohen Kohlendioxid-Ausstoß verbunden. Sinnvoller ist eine Überwachung des Areals mittels einer Mehrzahl preiswerter, in Serie herstellbarer Sensoren, die mittels optischer Rauchdetektion und/oder Gasdetektion arbeiten. Die Sensoren werden im Areal verteilt angeordnet und liefern über Funkverbindung Daten an eine Basisstation. Systems for the early detection of forest fires are known. For this purpose, the area to be monitored is monitored using optical sensors that can detect columns of smoke that arise in the event of a forest fire. These sensors are, for example, rotatable cameras, which, however, have the disadvantage that they are less effective at night and are susceptible to incorrect detection, for example in the event of clouds of dust as a result of agricultural activities. In addition, optical systems can usually only recognize the forest fire when the forest fire has already progressed and the columns of smoke are visible over greater distances. Monitoring from a high orbit by means of an IR camera built into a satellite has the disadvantage that the resolution of the cameras over the great distances prevents forest fires from being recognized in the early phase. A satellite is also expensive to purchase and maintain, especially when the satellite is launched. Monitoring by mini-satellites in a low orbit has the disadvantage that the satellites are not geostationary, that is, they require a certain amount of time for one orbit during which the area is not monitored. A large number of satellites are required for close-knit surveillance, and their start-up is also cost-intensive. Monitoring by satellites is also associated with high carbon dioxide emissions during take-off. It makes more sense to monitor the area by means of a plurality of inexpensive sensors that can be produced in series and that work by means of optical smoke detection and / or gas detection. The sensors are distributed throughout the area and deliver data to a base station via radio link.
Ein derartiges System zur Früherkennung von Waldbränden wird in der Schrift US 2008/0309502 A1 vorgestellt. Dabei wird liefert ein Sensor bei Feueralarm Informationen an ein nahegelegenes Control-Terminal, das dann einen Alarm mittels eines Langreichweiten-Funkfrequenz-Signals auslöst. Such a system for the early detection of forest fires is presented in US 2008/0309502 A1. In the event of a fire alarm, a sensor sends information to a nearby control terminal, which then triggers an alarm using a long-range radio frequency signal.
Dieses System weist den Nachteil auf, dass das Control-Terminal den Alarm auslöst und dazu über eine leistungsfähige RF-Einheit verfügen muss. Die Sensoren benötigen eine GPS-Einheit, die ständig ein Signal an das Control-Terminal sendet, der Stromverbrauch der Sensoren ist daher hoch, die Lebensdauer der Energiequellen (Batterien) der Sensoren begrenzt. This system has the disadvantage that the control terminal triggers the alarm and must have a powerful RF unit for this. The sensors require a GPS unit that constantly sends a signal to the control terminal, so the power consumption of the sensors is high and the service life of the energy sources (batteries) of the sensors is limited.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Waldbrandfrüherkennungssystem bereitzustellen, dass zuverlässig arbeitet, beliebig erweiterbar ist, sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. It is therefore the object of the present invention to provide an early forest fire detection system that works reliably, can be expanded as required, and is inexpensive to install and maintain.
Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes bereitzustellen, dass zuverlässig arbeitet, beliebig erweiterbar ist, sowie kostengünstig in Installation und Unterhalt ist. It is also an object of the present invention to provide a method for the early detection of a forest fire that works reliably, can be expanded as required, and is inexpensive to install and maintain.
Die Aufgabe wird mittels des Waldbrandfrüherkennungssystems gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt. Das erfindungsgemäße Waldbrandfrüherkennungssystem umfasst ein Mesh-Gateway- Netzwerk, das einen Netzwerk-Server, mehrere erste Gateways sowie ein zweites Gateway aufweist. Außerdem weist das Netzwerk mehrere Endgeräte auf. The object is achieved by means of the early forest fire detection system according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims. The early forest fire detection system according to the invention comprises a mesh gateway network which has a network server, several first gateways and a second gateway. In addition, the network has several terminals.
Erfindungsgemäß kommuniziert das erste Gateway ausschließlich mit anderen Gateways und Endgeräten des Mesh-Gateway-Netzwerks direkt. Das Mesh-Gateway-Netzwerk weist demnach erste Gateways auf, die über keine Single-Hop-Verbindung zu einem Netzwerk-Server verfügen. Insbesondere die Kommunikation zwischen Endgeräten und einem ersten Gateway ist eine direkte, d.h. ohne weitere Zwischenstationen (Single-Hop- Verbindung). Die Kommunikation zwischen den Gateways kann durch eine direkte Single- Hop-Verbindung erfolgen, möglich ist auch eine Multi-Hop-Verbindung. According to the invention, the first gateway exclusively communicates directly with other gateways and terminals of the mesh gateway network. The mesh gateway network accordingly has first gateways that do not have a single-hop connection to a network server. In particular, the communication between end devices and a first gateway is direct, i.e. without further intermediate stations (single-hop connection). The communication between the gateways can take place via a direct single-hop connection; a multi-hop connection is also possible.
Dadurch wird gleichzeitig die Reichweite des Mesh-Gateway-Netzwerks erweitert, weil das erste Gateway über ein vermaschtes Multi-Hop-Netzwerk in Verbindung zu dem zweiten Gateway steht und somit die Daten der Endgeräte an den Internet-Netzwerk- Server weiterleiten kann. Die Verbindung zweites Gateway-Netzwerk-Server erfolgt drahtlos oder drahtgebunden. This simultaneously extends the range of the mesh gateway network because the first gateway is connected to the second gateway via a meshed multi-hop network and can therefore forward the data from the end devices to the Internet network server. The connection to the second gateway network server is wireless or wired.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die kürzeste Verbindung zwischen einem Endgerät des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und einem zweiten Gateway eine Multi-Hop-Verbindung. Bevorzugt ist die kürzeste Verbindung zwischen einem Endgerät des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und einem Netzwerk-Server eine mindestens 3 Hops umfassende Multi-Hop-Verbindung. In einerweiteren Ausgestaltung ist die kürzeste Verbindung zwischen einem ersten Gateway des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und dem Netzwerk- Server eine Multi-Hop-Verbindung. In an alternative embodiment of the invention, the shortest connection between a terminal of the early forest fire detection system according to the invention and a second gateway is a multi-hop connection. The shortest connection between a terminal of the early forest fire detection system according to the invention and a network server is preferably a multi-hop connection comprising at least 3 hops. In a further embodiment, the shortest connection between a first gateway of the early forest fire detection system according to the invention and the network server is a multi-hop connection.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung umfasst das Mesh-Gateway-Netzwerk des Waldbrandfrüherkennungssystems ein LPWAN. LPWAN beschreibt eine Klasse von Netzwerkprotokollen zur Verbindung von Niedrigenergiegeräten wie batteriebetriebene Sensoren mit einem Netzwerk-Server. Das Protokoll ist so ausgelegt, dass eine große Reichweite und ein niedriger Energieverbrauch der Endgeräte bei niedrigen Betriebskosten erreicht werden können. In a further embodiment of the invention, the mesh gateway network of the early forest fire detection system comprises an LPWAN. LPWAN describes a class of network protocols used to connect low-power devices such as battery-powered ones Sensors with a network server. The protocol is designed in such a way that a long range and low energy consumption of the end devices can be achieved with low operating costs.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Mesh-Gateway-Netzwerk des Waldbrandfrüherkennungssystems ein LoRaWAN-Mesh-Gateway-Netzwerk. LoRaWAN kommt mit besonders geringem Energieverbrauch aus. Die LoRaWAN-Netzwerke setzen eine sternförmige Architektur mittels Gateways-Nachrichtenpakete zwischen den Endgeräten und dem zentralen Netzwerk-Server um. Die Gateways sind an den Netzwerk-Server angebunden, während die Endgeräte per Funk über LoRa mit dem jeweiligen Gateway kommunizieren. In a further development of the invention, the mesh gateway network of the early forest fire detection system is a LoRaWAN mesh gateway network. LoRaWAN manages with particularly low energy consumption. The LoRaWAN networks implement a star-shaped architecture using gateway message packets between the end devices and the central network server. The gateways are connected to the network server, while the end devices communicate with the respective gateway wirelessly via LoRa.
In einerweiteren Gestaltung der Erfindung kommuniziert das zweite Gateway über eine Internetverbindung mit dem Netzwerk-Server. Die Internetverbindung ist eine drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindung, vorzugsweise mittels eines Standard-Internet-Protokolls. In a further embodiment of the invention, the second gateway communicates with the network server via an Internet connection. The Internet connection is a wireless point-to-point connection, preferably using a standard Internet protocol.
In einerweiteren Ausbildung der Erfindung weisen die Endgeräte und/oder die ersten Gateways eine autarke Energieversorgung auf. Um die Endgeräte sowie die mit ihnen verbundenen ersten Gateways auch in unwirtlichen und insbesondere ruralen Gegenden fernab von Energieversorgung installieren und betreiben zu können, sind die Endgeräte und die ersten Gateways mit einer autarken Energieversorgung ausgestattet. Die Energieversorgung kann z.B. durch Energiespeicher - auch wiederaufladbar - erfolgen. In a further embodiment of the invention, the terminals and / or the first gateways have a self-sufficient energy supply. In order to be able to install and operate the end devices and the first gateways connected to them even in inhospitable and especially rural areas far away from the power supply, the end devices and the first gateways are equipped with a self-sufficient power supply. The energy supply can be done e.g. by energy storage - also rechargeable.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die autarke Energieversorgung einen Energiespeicher und/oder eine Energiekonversionsvorrichtung auf. Insbesondere ist die Energieversorgung mittels Solarzellen zu nennen, bei denen eine Energiekonversion Licht-elektrischer Energie erfolgt. Die elektrische Energie wird üblicherweise in einem Energiespeicher gespeichert, um die Energieversorgung auch in Zeiten geringer Sonneneinstrahlung (z.B. in der Nacht) sicherzustellen. In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Endgeräte und die ersten Gateways off-grid betrieben. Aufgrund der autarken Energieversorgung von Endgeräten und ersten Gateways sind diese Geräte ohne ein Versorgungsnetz autonom betreibbar. Daher können Endgeräte und erste Gateways insbesondere in unwegsame und mit üblichen Funknetzen nicht erreichbare Gegenden hinein verteilt und vernetzt werden. In a further development of the invention, the self-sufficient energy supply has an energy store and / or an energy conversion device. In particular, the energy supply by means of solar cells should be mentioned, in which an energy conversion from light to electrical energy takes place. The electrical energy is usually stored in an energy store in order to ensure the energy supply even in times of low solar radiation (eg at night). In a further embodiment of the invention, the terminals and the first gateways are operated off-grid. Due to the self-sufficient energy supply of end devices and first gateways, these devices can be operated autonomously without a supply network. Terminal devices and first gateways can therefore be distributed and networked, especially in impassable areas that cannot be reached with conventional radio networks.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung weisen die ersten Gateways eine eine ACK-Signal-Generierungseinheit auf. Das ACK-Signal (von englisch „acknowledgement“) ist ein Signal, das bei einer Datenübertragung verwendet wird, um den Erhalt zu bestätigen. Damit wird sichergestellt, dass eine Mitteilung korrekt gesendet ist. Ebenso muss das Endgerät nicht ständig aktiv sein. Der Stromverbrauch wird verringert, und die Einsatzdauer des Endgerätes wird somit erhöht. In a further advantageous embodiment of the invention, the first gateways have an ACK signal generation unit. The ACK signal (from English "acknowledgment") is a signal that is used during data transmission to confirm receipt. This ensures that a message is sent correctly. Likewise, the end device does not have to be constantly active. The power consumption is reduced and the service life of the terminal is increased.
Eine ACK-Generierungseinheit im Sinne dieser Erfindung ist eine in ein Gateway integrierte Sub-Server-Einheit, die Funktionalitäten und Aufgaben übernimmt, die gemäß LoRaWAN- Protokoll für den Netzwerk-Server vorgesehen sind. ACK-Signale im Sinne dieser Erfindung sind auf dem Gateway gespeicherte oder von einem Gateway generierte Mitteilungen, Befehle und Funktionen. Sie können folgende MAC-Kommandos des LoRaWAN-Protokolls (LoRaWAN 1.1 Spezifikation vom 11. Oktober 2017, Final Release) umfassen: An ACK generation unit within the meaning of this invention is a sub-server unit integrated in a gateway, which takes over functions and tasks that are provided for the network server in accordance with the LoRaWAN protocol. ACK signals in the context of this invention are messages, commands and functions stored on the gateway or generated by a gateway. They can include the following MAC commands of the LoRaWAN protocol (LoRaWAN 1.1 specification of October 11, 2017, final release):
Confirmed Uplink (UL) - best effort Confirmed uplink (UL) - best effort
Confirmed UL - end-to-end confirmation for mission-critical messagesConfirmed UL - end-to-end confirmation for mission-critical messages
Downlink (DL) Confirmed DL Downlink (DL) Confirmed DL
Resetlnd, ResetConf (Sec. 5.1) LinkCheckReq, LinkCheckAns (Sec. 5.2) Rekeylnd, RekeyConf (Sec. 5.10) Resetlnd, ResetConf (Sec.5.1) LinkCheckReq, LinkCheckAns (Sec.5.2) Rekeylnd, RekeyConf (Sec.5.10)
DeviceTimeReq, DeviceTimeAns (Sec. 5.12) DeviceTimeReq, DeviceTimeAns (Sec. 5.12)
Join-request, Join-accept (Sec. 6.2.2, 6.2.3) In einer Weiterbildung der Erfindung weist die ACK-Signal-Generierungseinheit (ACK) einen Prozessor und einen Speicher auf. Prozessor und Speicher sind Standardbauteile und daher kostengünstig herzustellen. Join request, Join accept (Sec. 6.2.2, 6.2.3) In a further development of the invention, the ACK signal generation unit (ACK) has a processor and a memory. Processor and memory are standard components and are therefore inexpensive to manufacture.
In einerweiteren Gestaltung der Erfindung sind die ersten Gateways des Mesh-Gateway- Netzwerks Frontend-Gateways, und/oder das zweite Gateway ist ein Grenz-Gateway. Die Aufteilung der Gateways in Front-End-Gateways und Grenz-Gateways erweitert die Reichweite des LoRaWAN-Netzwerks erheblich, wobei weiterhin Standard-LoRaWAN- kompatible Endgeräte zum Einsatz kommen können, die weit in unwegsame und mit üblichen Funknetzen nicht erreichbare Gegenden hinein verteilt und vernetzt werden können. In a further embodiment of the invention, the first gateways of the mesh gateway network are front-end gateways and / or the second gateway is a border gateway. The division of the gateways into front-end gateways and border gateways extends the range of the LoRaWAN network considerably, whereby standard LoRaWAN-compatible end devices can still be used, which are distributed and distributed far into impassable areas that cannot be reached with conventional radio networks can be networked.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das erste Gateway über eine erste Frontend-Gateway-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Endgerät und einer zweiten Frontend-Gateway-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem anderen ersten Gateway und/oder einem zweiten Gateway. Das erste Gateway ist als Knotenpunkt also dazu geeignet, sowohl mit einem Endgerät über Single-Hop- Verbindung (Zirpenfrequenzspreizungsmodulation oder Frequenzmodulation) als auch mit einem Gateway über Single-Hop- oder bevorzugt Multi-Hop-Verbindung als vermaschtes Multi-Hop-Funknetzwerk zu kommunizieren. Beide Verbindungen benutzen unterschiedliche Protokolle und benötigen daher unterschiedliche Schnittstellen. In a further embodiment of the invention, the first gateway has a first front-end gateway communication interface for communication with a terminal and a second front-end gateway communication interface for communication with another first gateway and / or a second gateway. As a node, the first gateway is therefore suitable both with a terminal via a single-hop connection (chirp frequency spreading modulation or frequency modulation) and with a gateway via a single-hop or preferably multi-hop connection as a meshed multi-hop radio network communicate. Both connections use different protocols and therefore require different interfaces.
In einerweiteren Ausbildung der Erfindung ist jedes erste Gateway zur drahtlosen Punkt- zu-Punkt-Kommunikation mit einer Vielzahl von Endgeraten unter Verwendung von Single-Hop LoRa- oder FSK-Funk unter Verwendung des LoRaWAN-Protokolls geeignet. Daher ist eine vollständige Kompatibilität mit handelsüblichen LoRa-Endgeräten gegeben. Das Gateway kommuniziert mit dem Endgerät über Standard LoRaWAN-Funkprotokoll bzw. über Standard-LoRa-Funkverbindung. Es muss daher nicht modifiziert werden, um die Vorteile des Mesh-Netzwerkes zu nutzen. Die Mesh-Architektur ist sozusagen „transparent“ für das Endgerät. In a further embodiment of the invention, each first gateway is suitable for wireless point-to-point communication with a large number of terminals using single-hop LoRa or FSK radio using the LoRaWAN protocol. Therefore, there is full compatibility with commercially available LoRa end devices. The gateway communicates with the end device via standard LoRaWAN radio protocol or via standard LoRa radio connection. It therefore does not have to be modified in order to use the advantages of the mesh network. The mesh architecture is, so to speak, "transparent" for the end device.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung sind das erste Gateway und das zweite Gateway mit einer Vielzahl von Mesh-Gateway-Vorrichtungen kombiniert und wenigstens eine der Mesh-Gateway-Vorrichtungen weist keine direkte I P-Verbindung auf. Mesh- Gateways bestehen aus einer Kombination der ersten Gateways und der zweiten Gateways. Die Mesh-Gateways unterhalten sich mittels Multi-Hop-Funknetzwerk untereinander, und mindestens ein Mesh-Gateway ist über das Standard-Internetprotokoll mit dem Netzwerk-Server verbunden. In a further embodiment of the invention, the first gateway and the second gateway are combined with a plurality of mesh gateway devices and at least one of the mesh gateway devices has no direct IP connection. Mesh gateways consist of a combination of the first gateways and the second gateways. The mesh gateways communicate with one another using a multi-hop radio network, and at least one mesh gateway is connected to the network server using the standard Internet protocol.
In einerweiteren Gestaltung der Erfindung ist das zweite Gateway zur Kommunikation mittels einer Standard-IP-Verbindung und unter Verwendung des LoRaWAN-Protokolls mit dem Netzwerk-Server vorgesehen. Mindestens eines der ersten Gateways kommuniziert direkt mit einem zweiten Gateway. Das zweite Gateway sendet die Daten eines Endgerätes direkt mittels eines Internetprotokolls an den Netzwerk-Server. Diese Art der Kommunikation und Aufteilung der Gateways in zwei Arten von Gateways erweitern das LoRaWAN-Netzwerk erheblich, wobei weiterhin Standard LoRaWAN- kompatible Endgeräte zum Einsatz kommen können, die weit in unwegsame und mit üblichen Funknetzen nicht erreichbare Gegenden hinein verteilt und vernetzt werden können. Diese Endgeräte sind beliebige, handelsübliche Geräte, die nicht angepasst werden müssen, um die Vorteile des Mesh Netzwerkes zu verwenden. In a further embodiment of the invention, the second gateway is provided for communication by means of a standard IP connection and using the LoRaWAN protocol with the network server. At least one of the first gateways communicates directly with a second gateway. The second gateway sends the data from a terminal device directly to the network server using an Internet protocol. This type of communication and division of the gateways into two types of gateways significantly expand the LoRaWAN network, whereby standard LoRaWAN-compatible end devices can still be used, which can be distributed and networked far in impassable areas that cannot be reached with conventional radio networks. These end devices are any commercially available devices that do not have to be adapted in order to use the advantages of the mesh network.
In einerweiteren Ausbildung der Erfindung verfügt das zweite Gateway über eine erste Grenz-Gateway-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem Netzwerk- Server und eine zweite Grenz-Gateway-Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit einem ersten Gateway. Das zweite Gateway ist also geeignet, mit einem weiteren Gateway über Single-Hop- oder bevorzugt Multi-Hop-Verbindung als vermaschtes Multi- Hop-Funknetzwerk zu kommunizieren. Mit dem Netzwerk-Server kann über eine Standard-Internet-Verbindung drahtlos oder drahtgebunden kommuniziert werden. Beide Verbindungen benutzen unterschiedliche Protokolle und benötigen daher unterschiedliche Schnittstellen. In a further embodiment of the invention, the second gateway has a first border gateway communication interface for communication with a network server and a second border gateway communication interface for communication with a first gateway. The second gateway is therefore suitable for communicating with a further gateway via a single-hop or, preferably, multi-hop connection as a meshed multi-hop radio network. The network server can be used for wireless or wired communication via a standard Internet connection. Both Connections use different protocols and therefore require different interfaces.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Gateway (G1) mit einem zweiten Gateway (G2) in einem Mesh-Gateway (MGD) integriert. Das erste Gateway und das zweites Gateway sind vorteilhafterweise in einem Gerät, nämlich in einem sogenannten „Mesh-Gateway“ zusammengefasst. Auch hierbei kommunizieren die integrierten Mesh-Gateways mittels eines Multi-Hop-Funknetzwerks untereinander, während mindestens ein integriertes Mesh-Gateway über das Standard-Internetprotokoll mit dem Netzwerk-Server verbunden ist. In a further embodiment of the invention, a first gateway (G1) is integrated with a second gateway (G2) in a mesh gateway (MGD). The first gateway and the second gateway are advantageously combined in one device, namely in a so-called “mesh gateway”. Here, too, the integrated mesh gateways communicate with one another by means of a multi-hop radio network, while at least one integrated mesh gateway is connected to the network server via the standard Internet protocol.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung ist das Mesh-Gateway-Netzwerk ein drahtloses Multi-Hop-Funk-Netzwerk. Das erste Gateway steht über das vermaschte Multi-Hop-Funknetzwerk in Verbindung mit den zweiten Gateways und die Daten der Endgeräte werden an den Internet-Netzwerk-Server weitergeleitet. Damit wird die Reichweitenimitierung der von LoRaWAN-Standard vorgesehenen Direktverbindung zwischen Endgeräten und Gateways aufgehoben. In a further embodiment of the invention, the mesh gateway network is a wireless multi-hop radio network. The first gateway is connected to the second gateway via the meshed multi-hop radio network and the data from the end devices are forwarded to the Internet network server. This removes the range limitation of the direct connection between end devices and gateways provided by the LoRaWAN standard.
Die Aufgabe wird weiterhin mittels des Verfahrens zur Früherkennung eines Waldbrandes gelöst. The object is also achieved by means of the method for the early detection of a forest fire.
Das Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes weist sieben Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahren wird ein Waldbrand von einem Endgerät detektiert. Das Endgerät verfügt dazu über einen oder mehrere geeignete Sensoren. Im zweiten Verfahrensschritt wird in dem Endgerät ein Signal generiert. Das Signal wird als Datenpaket mittels eines im Endgerät angeordneten Prozessors erzeugt. Im dritten Verfahrensschritt wird das Signal vom Endgerät an ein erstes Gateway versendet. Die Versendung an ein Gateway erfolgt bevorzugt drahtlos, aber auch eine drahtgebundene Versendung ist möglich. Im vierten Verfahrensschritt wird das Signal vom ersten Gateway empfangen. Das erste Gateway verfügt dazu über geeignete Schnittstellen und einen Speicher, auf dem das Signal gespeichert wird. Im fünften Verfahrensschritt wird das Signal vom ersten Gateway zu einem zweiten Gateway weitergeleitet. Damit wird eine Reichweitenverlängerung von LoRaWAN-Netzwerken erreicht, indem das Multi-Hop-Netzwerk mittels Gateways zwischengeschaltet wird und somit eine vollständige Komptabilität zur LoRaWAN- Spezifikation beibehalten wird. Im sechsten Verfahrensschritt wird das Signal vom zweiten Gateway empfangen. Im siebten Verfahrensschritt wird das Signal vom zweiten Gateway zu einem Netzwerk-Server weitergeleitet. Wenigstens ein Gateway kommuniziert mittels einer Standard-IP-Verbindung und unter Verwendung des LoRaWAN-Protokolls mit dem Netzwerk-Server. The process for the early detection of a forest fire has seven process steps: In the first process, a forest fire is detected by a terminal. The end device has one or more suitable sensors for this purpose. In the second process step, a signal is generated in the terminal. The signal is generated as a data packet by means of a processor located in the terminal. In the third process step, the signal is sent from the terminal to a first gateway. Sending to a gateway is preferably wireless, but wired sending is also possible. In the fourth step, the signal is received by the first gateway. The first gateway has suitable interfaces and a memory on which the Signal is saved. In the fifth step, the signal is forwarded from the first gateway to a second gateway. This extends the range of LoRaWAN networks by interposing the multi-hop network using gateways and thus maintaining full compatibility with the LoRaWAN specification. In the sixth step, the signal is received by the second gateway. In the seventh process step, the signal is forwarded from the second gateway to a network server. At least one gateway communicates with the network server via a standard IP connection and using the LoRaWAN protocol.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kommunikation der kürzesten Verbindung zwischen einem Endgerät des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und einem zweiten Gateway über eine Multi-Hop- Verbindung. Bevorzugt erfolgt die Kommunikation der kürzesten Verbindung zwischen einem Endgerät des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und einem Netzwerk-Server über eine mindestens 3 Hops umfassende Multi-Hop-Verbindung. In einerweiteren Ausgestaltung erfolgt die Kommunikation der kürzesten Verbindung zwischen einem ersten Gateway des erfindungsgemäßenIn an alternative embodiment of the invention, the shortest connection between a terminal of the forest fire early detection system according to the invention and a second gateway is communicated via a multi-hop connection. The shortest connection between a terminal of the early forest fire detection system according to the invention and a network server is preferably communicated via a multi-hop connection comprising at least 3 hops. In a further embodiment, the shortest connection is communicated between a first gateway of the invention
Waldbrandfrüherkennungssystems und dem Netzwerk-Server über eine Multi-Hop- Verbindung. Forest fire early detection system and the network server via a multi-hop connection.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung wird von dem ersten Gateway ein ACK-Signal generiert. Das ACK-Signal wird bei einer Datenübertragung verwendet, um den Erhalt eines Datenpakets zu bestätigen. Durch das ACK-Signal wird sichergestellt, dass eine Mitteilung erfolgreich empfangen bzw. übertragen wird. In dieser Anwendung wird durch das ACK-Signal verhindert, dass das Endgerät einen Timeout bekommt. In a further embodiment of the invention, an ACK signal is generated by the first gateway. The ACK signal is used during a data transmission to confirm receipt of a data packet. The ACK signal ensures that a message is received or transmitted successfully. In this application, the ACK signal prevents the end device from getting a timeout.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das ACK-Signal von dem ersten Gateway zum Endgerät gesendet. Durch das ACK-Signal wird sichergestellt, dass eine Mitteilung des Endgerätes an ein Gateway korrekt an das Gateway übertragen wurde. Ebenso muss das Endgerät nicht ein permanent aktives Download-Receive-Fenster besitzen und daher permanent aktiv sein. Der Stromverbrauch wird verringert, und die Lebensdauer des Endgerätes wird somit erhöht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass durch das direkte Versenden des ACK-Signals die Zeitvorgabe im Endgerät für das Empfangen des ACK Signals nicht überschritten wird. Wenn das Gateway (wie im LoRaWAN Standard vorgesehen), auf die Antwort des Netzwerk-Servers warten würde, dann würde dies zu einer Laufzeitüberschreitung (RX1/RX2) im Endgerät führen (Timeout), welches zum Kommunikationsabbruch führen kann. In a further embodiment of the invention, the ACK signal is sent from the first gateway to the terminal. The ACK signal ensures that a message from the terminal to a gateway has been correctly transmitted to the gateway. Likewise, the end device does not have to have a permanently active download / receive window and therefore has to be permanently active. The power consumption is reduced and the service life of the terminal is increased. Another significant advantage is that the direct sending of the ACK signal means that the time specified in the terminal for receiving the ACK signal is not exceeded. If the gateway (as provided for in the LoRaWAN standard) were to wait for the response from the network server, this would lead to a runtime being exceeded (RX1 / RX2) in the end device (timeout), which can lead to communication being aborted.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt der Versand des ACK-Signals vom Gateway an das Endgerät über eine Single-Hop-Verbindung. Die Verbindung Gateway zu Endgerät ist ebenfalls eine direkte Verbindung mit nur einem Hop des ACK-Signals. In a further embodiment of the invention, the ACK signal is sent from the gateway to the terminal via a single-hop connection. The connection between gateway and end device is also a direct connection with only one hop of the ACK signal.
In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Versand der Mitteilung vom Endgerät an das erste Gateway über eine Single-Hop-Verbindung. Die Verbindung von Endgerät zu Gateway ist also eine direkte Verbindung mit nur einem Hop des Datenpaketes (der Mitteilung). Die Endgeräte sind per Funk über LoRaIn a further development of the invention, the message is sent from the terminal to the first gateway via a single-hop connection. The connection from the end device to the gateway is therefore a direct connection with only one hop of the data packet (the message). The terminals are wireless via LoRa
(Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder FSK (Frequenzmodulation) mit dem jeweiligen Gateway verbunden. (Chirp frequency spread modulation) or FSK (frequency modulation) connected to the respective gateway.
In einerweiteren Ausführung der Erfindung leitet das erste Gateway die Mitteilung an ein zweites Gateway und/oder den Netzwerk-Server weiter. Erstes Gateway und zweites Gateway sind untereinander über ein vermaschtes Multi-Hop-Netzwerk verbunden, so dass das Frontend-Gateway keine direkte Verbindung benötigt, während es mit den Endgeräten kommuniziert. Dadurch wird gleichzeitig die Reichweite des LoRaWAN- Netzwerks erweitert, weil das Frontend-Gateway über das vermaschte Multi-Hop- Netzwerk in Verbindung zu dem Grenz-Gateway steht und somit die Daten der Endgeräte an den Internet-Netzwerk-Server weiterleiten kann. In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das ACK-Signal von einem Frontend- Gateway (FGD) generiert und/oder versandt. Die Frontend-Gateways untereinander und mit anderen Gateways sind über ein vermaschtes Multi-Hop-Netzwerk verbunden, so dass das Grenz-Gateway keine direkte Verbindung benötigt, damit der Netzwerk-Server mit den Endgeräten kommunizieren kann. Dadurch wird gleichzeitig die Reichweite des LoRaWAN-Netzwerks erweitert, weil das Frontend-Gateway über das vermaschte Multi- Hop-Netzwerk in Verbindung zu dem Grenz-Gateway steht und somit die Daten der Endgeräte an den Internet-Netzwerk-Server weiterleiten kann. Durch das ACK-Signal wird vermieden, dass das Endgerät an einen Timeout-Fehler bekommt. Ebenso muss das Endgerät nicht ein permanent aktives Download-Receive-Fenster besitzen und daher permanent aktiv sein. In a further embodiment of the invention, the first gateway forwards the message to a second gateway and / or the network server. The first gateway and second gateway are connected to one another via a meshed multi-hop network, so that the front-end gateway does not need a direct connection while it is communicating with the end devices. This also extends the range of the LoRaWAN network, because the front-end gateway is connected to the border gateway via the meshed multi-hop network and can therefore forward the data from the end devices to the Internet network server. In a further embodiment of the invention, the ACK signal is generated and / or sent by a front-end gateway (FGD). The front-end gateways are connected to each other and to other gateways via a meshed multi-hop network so that the border gateway does not need a direct connection so that the network server can communicate with the end devices. This also extends the range of the LoRaWAN network, because the front-end gateway is connected to the border gateway via the meshed multi-hop network and can therefore forward the data from the end devices to the Internet network server. The ACK signal prevents the end device from getting a timeout error. Likewise, the end device does not have to have a permanently active download / receive window and therefore has to be permanently active.
In einerweiteren Gestaltung der Erfindung erfolgt das Versenden der Mitteilung vom Endgerät und der Empfang der Mitteilung auf dem zweiten Gateway über unterschiedliche Kommunikationskanäle. Die Gateways sind an den Netzwerk-Server über das Standard internet-Protokoll angebunden, während die Endgeräte per Funk über LoRa (Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder FSK (Frequenzmodulation) mit dem jeweiligen Gateway kommunizieren. Die Funkanbindung ist somit ein Single-Hop- Netzwerk, bei dem die Endgeräte direkt mit einem oder mehreren Gateways kommunizieren, die den Datenverkehr dann ans Internet weiterleiten In a further embodiment of the invention, the message is sent from the terminal and the message is received on the second gateway via different communication channels. The gateways are connected to the network server via the standard internet protocol, while the end devices communicate with the respective gateway by radio via LoRa (chirp frequency spread modulation) or FSK (frequency modulation). The radio link is thus a single-hop network in which the end devices communicate directly with one or more gateways, which then forward the data traffic to the Internet
Die Front-End-Gateways und die Grenz-Gateways sind untereinander über ein vermaschtes Multi-Hop-Funknetzwerk MHF verbunden. Dadurch benötigt das Front-End- Gateway keine direkte Internet-Verbindung, während es mit den Standard-Endgeräten kommuniziert. Die Reichweite des LoRaWAN-Netzwerks wird deutlich erweitert, weil das Front-End-Gateway über das vermaschte Multi-Hop-Funknetzwerk in Verbindung mit den Grenz-Gateways steht und die Daten der Endgeräte an den Internet-Netzwerk-Server weiterleiten kann. Damit wird die Reichweitenimitierung der von LoRaWAN-Standard vorgesehenen Direktverbindung zwischen Endgeräten und Gateways aufgehoben. Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Früherkennung eines Waldbrandes sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. The front-end gateways and the border gateways are connected to one another via a meshed multi-hop radio network MHF. As a result, the front-end gateway does not need a direct Internet connection while it is communicating with the standard end devices. The range of the LoRaWAN network is significantly extended because the front-end gateway is connected to the border gateways via the meshed multi-hop radio network and can forward the data from the end devices to the Internet network server. This removes the range limitation of the direct connection between end devices and gateways provided by the LoRaWAN standard. Embodiments of the forest fire early detection system according to the invention and the method according to the invention for early detection of a forest fire are shown schematically in simplified form in the drawings and are explained in more detail in the following description.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Waldbrandfrüherkennungssystem Fig. 1 Forest fire early detection system
Fig. 2 Detailansicht des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems2 shows a detailed view of the early forest fire detection system according to the invention
Fig. 3 Detailansicht eines LoRaWAN-Funknetzwerks des erfindungsgemäßen3 shows a detailed view of a LoRaWAN radio network of the invention
Waldbrandfrüherkennungssystems Forest fire early detection system
Fig. 4 a-c Ausführungsbeispiele des Endgerätes Fig. 4 a-c exemplary embodiments of the terminal
Fig. 5 a-c Ausführungsbeispiel des Gateways Fig. 5 a-c embodiment of the gateway
Fig. 6 a-c Ausführungsbeispiel des Grenz-Gateways Fig. 6 a-c embodiment of the border gateway
Fig. 7 Standard-LoRa-Funknetzwerk Fig. 7 Standard LoRa radio network
Fig. 8 Ausführungsform der Erfindung im LoRaWAN- Netzwerk 8 embodiment of the invention in the LoRaWAN network
Fig. 9 Alternative Ausführungsform der Erfindung im LoRaWAN-Netzwerk. 9 alternative embodiment of the invention in the LoRaWAN network.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems 10 zeigt Fig. 1. Das Waldbrandfrüherkennungssystem 10 weist ein Mesh-Gateway-Netzwerk 1 auf, das die Technologie eines LoRaWAN-Netzwerks nutzt. Das LoRaWAN- Netzwerk weist eine sternförmige Architektur auf, in der mittels Gateways Nachrichtenpakete zwischen den Sensoren ED und einem zentralen InternetNetzwerk-Server NS ausgetauscht werden. Das Waldbrandfrüherkennungssystem 10 weist eine Vielzahl von Sensoren ED auf, die über eine Single-Hop-Verbindung FSK mit Gateways G verbunden sind. Die Gateways G1 sind üblicherweise Frontend-Gateways FGD. Die Frontend- Gateways FGD sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways G2. Ein Grenz-Gateway G2 kann auch mit einem Frontend-Gateway FGD zu einer Mesh- Gateway-Vorrichtung MDG in einem Gerät kombiniert sein. Die Grenz-Gateways G2 sind mit dem InternetNetzwerk-Server NS verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung WN oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll IP. An exemplary embodiment of an early forest fire detection system 10 according to the invention is shown in FIG. 1. The early forest fire detection system 10 has a mesh gateway network 1 which uses the technology of a LoRaWAN network. The LoRaWAN network has a star-shaped architecture in which message packets are exchanged between the sensors ED and a central Internet network server NS by means of gateways. The early forest fire detection system 10 has a multiplicity of sensors ED which are connected to gateways G via a single-hop connection FSK. The gateways G1 are usually front-end gateways FGD. The front-end gateways FGD are connected to one another and in some cases to border gateways G2. A border gateway G2 can also be combined with a front-end gateway FGD to form a mesh Gateway device MDG can be combined in one device. The border gateways G2 are connected to the Internet network server NS, either via a wired connection WN or via a wireless connection using the Internet protocol IP.
Die Frontend-Gateways FGD und die Grenz-Gateways G2 sind untereinander über ein vermaschtes Multi-Hop-Netzwerk MHF verbunden, so dass ein Frontend-Gateway FGD keine direkte Verbindung zum Internet-Netzwerk-Server NS benötigt. Dadurch wird eine Reichweitenverlängerung von LoRaWAN-Netzwerken erreicht, indem ein Multi-Hop- Netzwerk mittels Frontend-Gateways FGD zwischengeschaltet ist und somit eine vollständige Komptabilität zur LoRaWAN-Spezifikation erreicht. The front-end gateways FGD and the border gateways G2 are connected to one another via a meshed multi-hop network MHF, so that a front-end gateway FGD does not require a direct connection to the Internet network server NS. This extends the range of LoRaWAN networks by interposing a multi-hop network using front-end gateways FGD and thus achieving full compatibility with the LoRaWAN specification.
Eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems 10 zeigt Fig. 2. Das Waldbrandfrüherkennungssystem 10 weist eine Mehrzahl von mit Sensoren bestückten Endgeräten ED auf, wobei jeweils acht Endgeräte ED über eine Single-Hop- Verbindung FSK mit einem Gateway G1 kommunizieren. Die Gateways G1 sind Frontend-Gateways FGD. Die Frontend-Gateways FGD sind untereinander sowie mit Grenz-Gateways G2 verbunden. Die Grenz-Gateways G2 sind mit dem Internet Netzwerk-Server NS verbunden, entweder über eine drahtgebundene Verbindung WN oder über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll IP. A detailed view of an early forest fire detection system 10 according to the invention is shown in FIG. 2. The early forest fire detection system 10 has a plurality of end devices ED equipped with sensors, eight end devices ED communicating with a gateway G1 via a single hop connection FSK. The gateways G1 are front-end gateways FGD. The front-end gateways FGD are connected to one another and to border gateways G2. The border gateways G2 are connected to the Internet network server NS, either via a wired connection WN or via a wireless connection using the Internet protocol IP.
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Waldbrandfrüherkennungssystems 10, wobei ACK-Signale S-ACK ausgetauscht werden. Das3 shows a detailed view of the early forest fire detection system 10 according to the invention, with ACK signals S-ACK being exchanged. That
Waldbrandfrüherkennungssystem 10 weist eine Mehrzahl von Sensoren ED auf, die über eine Single-Hop-Verbindung FSK mit einem Gateway G1 verbunden sind. Zwei Sensoren ED sind mit jeweils zwei Gateways G1 verbunden. Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel (Fig 2) wird hier den Sensoren ED ein ACK-Signal vom mit dem Sensor ED verbundenen Gateway G1 gesendet, nachdem das Gateway G1 eine Mitteilung vom Sensor ED empfangen hat. Das ACK-Signal kann für den Sensor ED ein Signal sein, ein Download-Receive-Zeitfenster zu schließen und in den Überwachungsmodus zu gehen. Die Frontend-Gateways FGD sind untereinander sowie mit Grenz-Gateways G2 verbunden. Die Grenz-Gateways G2 sind mit dem InternetNetzwerk-Server NS mittels Internetprotokoll IP verbunden. Forest fire early detection system 10 has a plurality of sensors ED which are connected to a gateway G1 via a single-hop connection FSK. Two sensors ED are each connected to two gateways G1. In contrast to the previous exemplary embodiment (FIG. 2), here an ACK signal is sent to the sensors ED by the gateway G1 connected to the sensor ED after the gateway G1 has received a message from the sensor ED. The ACK signal can be a signal for the sensor ED to close a download / receive time window and to go into the monitoring mode. The front-end gateways FGD are among each other as well connected to border gateways G2. The border gateways G2 are connected to the Internet network server NS by means of the Internet protocol IP.
Fig. 4 zeigt drei Varianten eines Ausführungsbeispiels eines Endgerätes ED. Das Endgerät ED ist ein Sensor zur Erkennung eines Waldbrandes. Um den Sensor ED auch in unwirtlichen und insbesondere ruralen Gegenden fernab von Energieversorgung installieren und betreiben zu können, ist der Sensor ED mit einer autarken Energieversorgung E ausgestattet. Die Energieversorgung E ist im einfachsten Fall eine Batterie, die auch wiederaufladbar gestaltet sein kann (Fig. 4 a). Möglich ist aber auch der Einsatz von Kondensatoren (Fig. 4 c), insbesondere Superkondensatoren. Etwas aufwändiger und kostenintensiver, aber eine sehr lange Lebensdauer des Sensors ED bietende Energieversorgung E ist der Einsatz von Solarzellen (Fig. 4 b). Neben der Energiekonversion EK durch die Solarzelle ist zusätzlich ein Speicher ES sowie eine Leistungselektronik im Sensor ED angeordnet. Außerdem weist ein Sensor ED die eigentliche Sensoreinheit S auf (Fig. 4 a, b), die z.B. mittels optischer und/oder elektronischer Verfahren einen Waldbrand erkennt. Die Sensoreinheit S kann auch zweistufig ausgeführt sein (Fig. 4 c). Der Sensor ED weist zusätzlich die Kommunikationsschnittstelle K1 auf. Mittels der Kommunikationsschnittstelle K1 werden Mitteilungen des Endgerätes ED, insbesondere Messdaten, als Datenpaket drahtlos mittels einer Single-Hop-Verbindung FSK über LoRa4 shows three variants of an exemplary embodiment of a terminal ED. The end device ED is a sensor for the detection of a forest fire. In order to be able to install and operate the sensor ED in inhospitable and especially rural areas far away from the energy supply, the sensor ED is equipped with an autarkic energy supply E. In the simplest case, the energy supply E is a battery which can also be designed to be rechargeable (FIG. 4 a). However, it is also possible to use capacitors (FIG. 4 c), in particular supercapacitors. The use of solar cells (FIG. 4 b) is somewhat more complex and cost-intensive, but the energy supply E offers a very long service life for the sensor ED. In addition to the energy conversion EK by the solar cell, a memory ES and power electronics are also arranged in the sensor ED. In addition, a sensor ED has the actual sensor unit S (Fig. 4 a, b), which detects a forest fire using optical and / or electronic methods, for example. The sensor unit S can also be designed in two stages (FIG. 4 c). The sensor ED also has the communication interface K1. By means of the communication interface K1, messages from the terminal ED, in particular measurement data, are transmitted wirelessly as a data packet by means of a single-hop connection FSK via LoRa
(Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder Frequenzmodulation an ein Gateway G1, FGD, MDG versendet. Alle genannten Komponenten sind in einem Gehäuse zum Schutz vor Witterungseinflüssen angeordnet. (Chirp frequency spread modulation) or frequency modulation sent to a gateway G1, FGD, MDG. All the components mentioned are arranged in a housing to protect against the effects of the weather.
Drei Varianten eines Ausführungsbeispiels eines ersten Gateways G1 zeigt Fig. 5. Das Gateway G1 ist ein Front-End-Gateway FGD, das auch als Mesh-Gateway ausgebildet sein kann. Das Gateway G1 weist ebenfalls wie ein Sensor ED eine autarke Energieversorgung E mittels z.B. Batterien oder Kondensatoren auf (Fig. 5 a, b), möglich ist auch eine Energieversorgung mittels Energiekonversion EK durch eine Solarzelle und zusätzlichem Speicher ES (Fig. 5 c). Das Gateway G1 weist die Kommunikationsschnittstelle K1 auf. Mittels der Kommunikationsschnittstelle K1 werden Mitteilungen des Endgerätes ED, insbesondere Messdaten, als Datenpaket drahtlos mittels einer Single-Hop-Verbindung FSK über LoRaFIG. 5 shows three variants of an exemplary embodiment of a first gateway G1. The gateway G1 is a front-end gateway FGD, which can also be designed as a mesh gateway. Like a sensor ED, the gateway G1 also has an autarkic energy supply E by means of, for example, batteries or capacitors (FIGS. 5 a, b); an energy supply by means of energy conversion EK through a solar cell and additional memory ES (FIG. 5 c) is also possible. The gateway G1 has the communication interface K1. Using the communication interface K1 Messages from the terminal ED, in particular measurement data, as a data packet wirelessly by means of a single-hop connection FSK via LoRa
(Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder Frequenzmodulation vom Gateway G1 empfangen. Zusätzlich wird dem Endgerät ED das ACK-Signal, das in der ACK- Generierungseinheit ACK erzeugt wird, gesendet (Fig. 5 b). (Chirp frequency spreading modulation) or frequency modulation received from gateway G1. In addition, the ACK signal, which is generated in the ACK generation unit ACK, is sent to the terminal ED (FIG. 5 b).
Fig. 6 zeigt drei Varianten eines Ausführungsbeispiels eines Grenz-Gateways G2. Das Grenz-Gateway G1 weist ebenfalls eine autarke Energieversorgung E mittels z.B. Batterien, Kondensatoren oder Energiekonversion EK durch eine Solarzelle und zusätzlichem Speicher ES auf (Fig. 6 b, c), möglich ist auch eine Energieversorgung mittels Netzanbindung P (Fig. 6 a). Mittels der Kommunikationsschnittstelle K2 kommuniziert das Gateway G2 über ein Multi-Hop-Funknetzwerk MHF mit anderen Gateways G1, FGD, MGD. Das Grenz-Gateway G2 ist mit dem Internet-Netzwerk-Server NS mittels der Kommunikationsschnittstelle K3 verbunden. In der Ausführung des Grenz- Gateways G2 als Mesh-Gateway weist das Gateway G1/G2 (Fig. 6 c) die Kommunikationsschnittstelle K1 auf, mit der Mitteilungen des Endgerätes ED, insbesondere Messdaten, als Datenpaket drahtlos mittels einer Single-Hop-Verbindung FSK über LoRa (Zirpenfrequenzspreizungsmodulation) oder Frequenzmodulation empfangen werden. Zusätzlich wird dem Endgerät ED das ACK-Signal, das in der ACK- Generierungseinheit ACK erzeugt wird, gesendet. 6 shows three variants of an exemplary embodiment of a border gateway G2. The border gateway G1 also has an autarkic energy supply E by means of, for example, batteries, capacitors or energy conversion EK through a solar cell and additional memory ES (Fig. 6 b, c), an energy supply by means of network connection P (Fig. 6 a) is also possible. . The gateway G2 communicates with other gateways G1, FGD, MGD via a multi-hop radio network MHF by means of the communication interface K2. The border gateway G2 is connected to the Internet network server NS by means of the communication interface K3. In the embodiment of the border gateway G2 as a mesh gateway, the gateway G1 / G2 (FIG. 6 c) has the communication interface K1, with which messages from the terminal ED, in particular measurement data, are sent wirelessly as a data packet by means of a single-hop connection FSK can be received via LoRa (chirp frequency spread modulation) or frequency modulation. In addition, the ACK signal, which is generated in the ACK generation unit ACK, is sent to the terminal ED.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform des LoRaWAN-Netzwerks 1, in das das erfindungsgemäße Waldbrandfrüherkennungssystems 10 integriert ist. Die in den Fig. 5 a - c und 6 a - c beschriebenen Front-End-Gateways FGD und Grenz-Gateways G2 sind in einem Gerät zusammengefasst. Diese Mesh-Gateways MDGn bestehen aus einer Kombination der Front-End-Gateways FGDn und der Grenz-Gateways G2. Die Mesh- Gateways MDGn unterhalten sich mittels Multi-Hop-Funknetzwerk MHF untereinander und mindestens ein Mesh-Gateway MDG ist über das Standard-Internetprotokoll IP über eine Kabelverbindung WN mit dem Netzwerk-Server NS verbunden. Ein Mesh-Gateways MDGn sendet nach Erhalt einer Mitteilung eines Endgerätes EDn ein ACK-Signal ACK an das Endgerät EDn, das die Mitteilung gesendet hat. Damit wird sichergestellt, dass das Endgerätes EDn keinen Timeout bekommt. Ebenso muss das Endgerät EDn nicht ein permanent aktives Download-Receive-Fenster besitzen und daher nicht ständig aktiv sein. Der Stromverbrauch wird vermindert und die Einsatzdauer der Endgeräte EDn werden somit erhöht. 7 schematically shows an embodiment of the LoRaWAN network 1, into which the forest fire early detection system 10 according to the invention is integrated. The front-end gateways FGD and border gateways G2 described in FIGS. 5 a - c and 6 a - c are combined in one device. These mesh gateways MDGn consist of a combination of the front-end gateways FGDn and the border gateways G2. The mesh gateways MDGn communicate with one another by means of a multi-hop radio network MHF and at least one mesh gateway MDG is connected to the network server NS via a cable connection WN using the standard Internet protocol IP. After receiving a message from a terminal EDn, a mesh gateway MDGn sends an ACK signal ACK to the terminal EDn that sent the message. This ensures that the Terminal EDn does not get a timeout. Likewise, the terminal EDn does not have to have a permanently active download / receive window and therefore does not have to be constantly active. The power consumption is reduced and the service life of the terminals EDn is thus increased.
Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des LoRaWAN-Netzwerks 1, in das das erfindungsgemäße Waldbrandfrüherkennungssystems 10 integriert ist. Das Netzwerk 1 weist eine Mehrzahl von Sensoren ED auf, die über eine Single-Hop- Verbindung FSK mit Gateways G verbunden sind. Die Gateways G1 sind üblicherweise Frontend-Gateways FGD. Die Frontend-Gateways FGD sind untereinander verbunden sowie teilweise mit Grenz-Gateways G2. Ein Grenz-Gateway G2 kann auch mit einem Frontend-Gateway FGD zu einer Mesh-Gateway-Vorrichtung MDG in einem Gerät kombiniert sein. Die Grenz-Gateways G2 sind mit dem Internet-Netzwerk-Server NS über eine drahtlose Verbindung mittels Internetprotokoll IP verbunden. Die Frontend-Gateways FGD und die Grenz-Gateways G2 sind untereinander über ein vermaschtes Multi-Hop- Netzwerk MHF verbunden, so dass ein Frontend-Gateway FGD keine direkte Verbindung zum Internet-Netzwerk-Server NS benötigt. Dadurch wird eine Reichweitenverlängerung von LoRaWAN-Netzwerken erreicht, indem ein Multi-Hop-Netzwerk mittels Frontend- Gateways FGD zwischenschaltet ist und somit eine vollständige Komptabilität zur LoRaWAN-Spezifikation erreicht. 8 schematically shows a further embodiment of the LoRaWAN network 1, into which the forest fire early detection system 10 according to the invention is integrated. The network 1 has a plurality of sensors ED which are connected to gateways G via a single-hop connection FSK. The gateways G1 are usually front-end gateways FGD. The front-end gateways FGD are connected to one another and in some cases to border gateways G2. A border gateway G2 can also be combined with a front-end gateway FGD to form a mesh gateway device MDG in one device. The border gateways G2 are connected to the Internet network server NS via a wireless connection using the Internet protocol IP. The front-end gateways FGD and the border gateways G2 are connected to one another via a meshed multi-hop network MHF, so that a front-end gateway FGD does not require a direct connection to the Internet network server NS. This extends the range of LoRaWAN networks by interposing a multi-hop network using front-end gateways FGD and thus achieving full compatibility with the LoRaWAN specification.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des LoRaWAN-Netzwerks 1, in das das erfindungsgemäße Waldbrandfrüherkennungssystems 10 integriert ist. Front- End-Gateways FGD und Grenz-Gateways G2 sind in einem Gerät zusammengefasst. Diese Mesh-Gateways MDGn bestehen aus einer Kombination der Front-End-Gateways FGDn und der Grenz-Gateways BGDn. Die Mesh-Gateways MDGn unterhalten sich mittels Multi-Hop-Funknetzwerk MHF untereinander und mindestens ein Mesh-Gateway MDG ist über das Standard-Internetprotokoll IP mit dem Netzwerk-Server NS verbunden. BEZUGSZEICHENLISTE 9 schematically shows a further embodiment of the LoRaWAN network 1, into which the forest fire early detection system 10 according to the invention is integrated. Front-end gateways FGD and border gateways G2 are combined in one device. These mesh gateways MDGn consist of a combination of the front-end gateways FGDn and the border gateways BGDn. The mesh gateways MDGn communicate with one another by means of a multi-hop radio network MHF and at least one mesh gateway MDG is connected to the network server NS via the standard Internet protocol IP. REFERENCE LIST
1 Mesh-Gateway-Netzwerk 1 mesh gateway network
10 Waldbrandfrüherkennungssystem 10 Forest fire early detection system
ED, EDn1 Endgeräte/Sensoren ED, EDn1 terminals / sensors
G1 Gateway G1 gateway
G2 Grenz-Gateway G2 border gateway
NS Internet-Netzwerk-Server NS Internet network server
IP Internetprotokoll IP internet protocol
FGD, FGDn Front-End-Gateways MHF Multi-Hop-Funknetzwerk FGD, FGDn front-end gateways MHF multi-hop radio network
MDG, MDGn Mesh-Gateways MDG, MDGn mesh gateways
FSK FSK-Modulation FSK FSK modulation
WN Drahtgebundene Verbindung WN Wired connection
S Speicher S memory
E Energieversorgung E energy supply
ES Energiespeicher ES energy storage
EK Energiekonversion EK energy conversion
K1 Kommunikationsschnittstelle zum Endgerät K1 communication interface to the end device
K2 Kommunikationsschnittstelle zum Gateway K2 communication interface to the gateway
K3 Kommunikationsschnittstelle zum InternetNetzwerk-ServerK3 Communication interface to the Internet network server
ACK ACK-Signal-Generierungseinheit ACK ACK signal generation unit
S-ACK ACK-Signal S-ACK ACK signal
W Wald W forest
P Strom-/Netzanschluss P Power / grid connection

Claims

PAT E N TA N S P R Ü C H E PAT EN TA NSPRÜ CHE
1. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) umfassend ein Mesh-Gateway-Netzwerk (1) mit 1. Forest fire early detection system (10) comprising a mesh gateway network (1)
• einem Netzwerk-Server (NS), • a network server (NS),
• mehreren ersten Gateways (G1), • several first gateways (G1),
• einem zweiten Gateway (G2) und • a second gateway (G2) and
• mehreren Endgeräten (ED), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gateway (G1) ausschließlich mit anderen Gateways (G1, G2) und Endgeräten (ED) des Mesh-Gateway-Netzwerks (1) direkt kommuniziert und das zweite Gateway (G2) mit dem Netzwerk-Server (NS) kommuniziert. • several terminals (ED), characterized in that the first gateway (G1) communicates directly with other gateways (G1, G2) and terminals (ED) of the mesh gateway network (1) and the second gateway (G2) with communicates with the network server (NS).
2. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Mesh-Gateway-Netzwerk (1) ein LPWAN umfasst. 2. Forest fire early detection system (10) according to claim 1, characterized in that the mesh gateway network (1) comprises an LPWAN.
3. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Mesh-Gateway-Netzwerk (1) ein LoRaWAN umfasst. 3. Forest fire early detection system (10) according to claim 2, characterized in that the mesh gateway network (1) comprises a LoRaWAN.
4. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gateway (G2) über eine Kommunikationsschnittstelle verfügt, die eine Internetverbindung (IP) mit dem Netzwerk-Server (NS) bereitstellt. 4. Forest fire early detection system (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second gateway (G2) has a communication interface which provides an Internet connection (IP) with the network server (NS).
5. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Endgeräte (ED) und/oder die ersten Gateways (G1) eine autarke Energieversorgung (E) aufweisen. 5. Forest fire early detection system (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the terminals (ED) and / or the first gateways (G1) have a self-sufficient energy supply (E).
6. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Energieversorgung (E) einen Energiespeicher (ES) und/oder Energiekonversionsvorrichtung (EK) umfasst. 6. Forest fire early detection system (10) according to claim 5, characterized in that the self-sufficient energy supply (E) comprises an energy store (ES) and / or energy conversion device (EK).
7. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Endgeräte (ED) und die ersten Gateways (G1) off-grid betrieben werden. 7. Forest fire early detection system (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the terminals (ED) and the first gateways (G1) are operated off-grid.
8. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Gateways (G1) eine ACK-Signal-Generierungseinheit (ACK) aufweisen. 8. Forest fire early detection system (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first gateways (G1) have an ACK signal generation unit (ACK).
9. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die ACK-Signal-Generierungseinheit (ACK) einen Prozessor und einen Speicher aufweist. 9. Forest fire early detection system (10) according to claim 8, characterized in that the ACK signal generation unit (ACK) has a processor and a memory.
10. Waldbrandfrüherkennungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Gateways (G1) des Mesh-Gateway-Netzwerks (1) Frontend-Gateways (FGD) sind und/oder das zweite Gateway (G2) ein Grenz-Gateway (BGD) ist. 10. Forest fire early detection system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first gateways (G1) of the mesh gateway network (1) are front-end gateways (FGD) and / or the second gateway (G2) is a border gateway (BGD).
11. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gateway (G1) die ACK-Signal-Generierungseinheit (ACK) aufweist. 11. Forest fire early detection system (10) according to claim 10, characterized in that the first gateway (G1) has the ACK signal generation unit (ACK).
12. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gateway (G1) über eine erste Frontend-Gateway- Kommunikationsschnittstelle (K1) zur Kommunikation mit einem Endgerät (ED) und einer zweiten Frontend-Gateway-Kommunikationsschnittstelle (K2) zur12. Forest fire early detection system (10) according to claim 10 or 11, characterized in that the first gateway (G1) via a first front-end gateway communication interface (K1) for communication with a terminal (ED) and a second front-end gateway communication interface ( K2) for
Kommunikation mit einem anderen ersten Gateway (G1) und/oder einem zweiten Gateway (G2) verfügt. Communication with another first gateway (G1) and / or a second gateway (G2) has.
13. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Gateway (G1) zur drahtlosen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einer Vielzahl von Endgeräten (ED) unter Verwendung von Single-Hop (FSK) LoRa- oder FSK-Funk unter Verwendung des LoRaWAN-Protokolls geeignet ist. 13. Forest fire early detection system (10) according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that each first gateway (G1) for wireless point-to-point communication with a plurality of terminals (ED) using single-hop ( FSK) LoRa or FSK radio using the LoRaWAN protocol is suitable.
14. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gateway (G1) und das zweite Gateway (G2) mit einer Vielzahl von Mesh- Gateway-Vorrichtungen (MGD) kombiniert sind und wenigstens eine der Mesh- Gateway-Vorrichtungen (MGD) keine direkte I P-Verbindung (IP) aufweist. 14. Forest fire early detection system (10) according to one or more of claims 10 to 13, characterized in that the first gateway (G1) and the second gateway (G2) are combined with a plurality of mesh gateway devices (MGD) and at least one the mesh gateway device (MGD) does not have a direct IP connection (IP).
15. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gateway (G2) zur Kommunikation mittels einer Standard-IP-Verbindung (IP) und unter Verwendung des LoRaWAN-Protokolls mit dem Netzwerk-Server (NS) vorgesehen ist. 15. Forest fire early detection system (10) according to one or more of claims 10 to 14, characterized in that the second gateway (G2) for communication by means of a standard IP connection (IP) and using the LoRaWAN protocol with the network server (NS) is provided.
16. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gateway (G2) über eine erste Grenz-Gateway- Kommunikationsschnittstelle (K3) zur Kommunikation mit einem Netzwerk-Server (NS) und einer zweite Grenz-Gateway-Kommunikationsschnittstelle (K2) zur Kommunikation mit einem ersten Gateway (G1) verfügt. 16. Forest fire early detection system (10) according to claim 15, characterized in that the second gateway (G2) via a first border gateway communication interface (K3) for communication with a network server (NS) and a second border gateway communication interface ( K2) for communication with a first gateway (G1).
17. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Gateway (G1) mit einem zweiten Gateway (G2) in einem Mesh-Gateway (MGD) integriert ist. 17. Forest fire early detection system (10) according to one or more of claims 10 to 16, characterized in that a first gateway (G1) is integrated with a second gateway (G2) in a mesh gateway (MGD).
18. Waldbrandfrüherkennungssystem (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mesh-Gateway-Netzwerk (1) ein drahtloses Multi-Hop-Funk-Netzwerk ist. 18. Forest fire early detection system (10) according to one or more of claims 10 to 17, characterized in that the mesh gateway network (1) is a wireless multi-hop radio network.
19. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes mit den Schritten 19. Procedure for the early detection of a forest fire with the steps
• Detektion eines Waldbrandes von einem Endgerät (ED) • Detection of a forest fire from an end device (ED)
• Generierung eines Signals in einem Endgerät (ED) • Generation of a signal in a terminal device (ED)
• Versand des Signals vom Endgerät an ein erstes Gateway (G1) • Sending the signal from the end device to a first gateway (G1)
• Empfang des Signals auf dem ersten Gateway (G1) • Weiterleiten des Signals vom ersten Gateway (G1) zu einem zweiten Gateway (G2) • Reception of the signal on the first gateway (G1) • Forwarding of the signal from the first gateway (G1) to a second gateway (G2)
• Empfang des Signals auf dem zweiten Gateway (G2) • Reception of the signal on the second gateway (G2)
• Weiterleiten des Signals vom zweiten Gateway (G2) zu einem Netzwerk- Server (NS). • Forwarding of the signal from the second gateway (G2) to a network server (NS).
20. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ersten Gateway (G1) ein ACK-Signal (S-ACK) generiert wird. 20. The method for the early detection of a forest fire according to claim 19, characterized in that an ACK signal (S-ACK) is generated by the first gateway (G1).
21. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das ACK-Signal (S-ACK) von dem ersten Gateway (G1) zum Endgerät (ED) gesendet wird. 21. A method for the early detection of a forest fire according to claim 20, characterized in that the ACK signal (S-ACK) is sent from the first gateway (G1) to the terminal (ED).
22. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Versand des ACK-Signals (S-ACK) vom ersten Gateway (G1) an das Endgerät (ED) über eine Single-Hop-Verbindung erfolgt. 22. A method for the early detection of a forest fire according to claim 21, characterized in that the ACK signal (S-ACK) is sent from the first gateway (G1) to the terminal (ED) via a single-hop connection.
23. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Versand der Mitteilung vom Endgerät (ED) an das erste Gateway (G1) über eine23. The method for early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 22, characterized in that the transmission of the message from the terminal (ED) to the first gateway (G1) via a
Single-Hop-Verbindung erfolgt. Single-hop connection is established.
24. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gateway (G1) die Mitteilung an ein zweites Gateway (G2) und/oder den Netzwerk-Server (NS) weiterleitet. 24. The method for the early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 23, characterized in that the first gateway (G1) forwards the message to a second gateway (G2) and / or the network server (NS).
25. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das ACK-Signal (S-ACK) von einem Frontend-Gateway (FGD) generiert und/oder versandt wird. 25. The method for early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 24, characterized in that the ACK signal (S-ACK) is generated and / or sent by a front-end gateway (FGD).
26. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Versenden der Mitteilung vom Endgerät (ED) und der Empfang der Mitteilung auf dem zweiten Gateway (G2) über unterschiedliche Kommunikationskanäle erfolgt. 26. The method for early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 25, characterized in that the message is sent from the terminal (ED) and the message is received on the second gateway (G2) via different communication channels.
27. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Versenden der Mitteilung vom ersten Gateway (G1) und das Versenden der Mitteilung von dem zweiten Gateway (G2) an den Netzwerk-Server (NS) über unterschiedliche Kommunikationskanäle erfolgt. 27. The method for the early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 26, characterized in that the sending of the message from the first gateway (G1) and the sending of the message from the second gateway (G2) to the network server (NS ) takes place via different communication channels.
28. Verfahren zur Früherkennung eines Waldbrandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass und das Versenden der Mitteilung vom ersten Gateway (G1) der Empfang der Mitteilung auf dem Netzwerk-Server (NS) über unterschiedliche Kommunikationskanäle erfolgt. 28. The method for early detection of a forest fire according to one or more of claims 19 to 26, characterized in that the message is sent from the first gateway (G1) and the message is received on the network server (NS) via different communication channels.
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