CZ381896A3 - Data telecommunication and teleprocessing system - Google Patents

Abstract

The invention concerns a remote data-acquisition system for use by consumers in buildings. Associated with the sensors (10) on a particular storey are antenna segments (16) which are each connected by a coupling unit (18) to a common antenna line (22). Connected to this antenna line is a single receiver-electronics unit (32) whose output is connected to a single central processing unit (38). This ensures reliable acquisition of the transmitted signals by the individual sensors without the need for complex equipment.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká systému dálkového přenosu a zpracování dat, zvláště ke stanovení spotřeby v budovách, ve smyslu úvodní části nároku 1.The invention relates to a system for remote transmission and processing of data, in particular for determining the consumption in buildings within the meaning of the preamble of claim 1.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Takový systém dálkového přenosu a zpracování dat je popsán v VO - A-94/03882.Such a remote data transmission and processing system is described in WO-A-94/03882.

K příjmu, ke zpracování a k přípravě pro vyhodnocovací jednotku se u datových signálů, získaných z velkého počtu měřících jednotek a přenášených radiovými trasami používá u uvedeného systému jediná přijímací elektronika.A single receiving electronics is used for receiving, processing and preparing for the evaluation unit for data signals obtained from a plurality of measurement units and transmitted over radio paths.

U mnoha aplikací se podmínky přenosu (stínění, odrazy) pro různé měřící jednotky velmi liší. V budovách je to podmíněno například stěnami právě ležícími mezi měřící jednotkou a přijímací anténou. Také proměnlivé odrazy a ohyby na pevných a pohyblivých objektech vedou k několikanásobnému příjmu, který ovlivňuje bezpečnost přenosu dat. Určitého zlepšení by se nechalo sice dosáhnout pečlivým plánováním vysílacích a přijímacích antén, což ale v praxi vyžaduje komplexní měření a přizpůsobování na místě, aby se zajistil vysoký podíl více než 99% správného přenosu dat z měřících jednotek k vyhodnocovací jednotce. Zvýšení bezpečnosti přenosu dat by se mohlo sice zajistit zvýšením vysílacího výkonu, tomu ale odporují na jedné straně schvalovací předpisy pro radiové přenosové trasy, na druhé straně omezené kapacity baterií, použitých ve vysílacích jednotkách. Bez takového zvýšení vysílacího výkonu by se nechala bezpečnost přenosu dat známého systému dálkového přenosu a zpracování dat dále zlepšit tím, že pro každou skupinu měřících jednotek, majících podobné přenosové vlastnosti, například pro měřící jednotky umístěné na jednom podlaží budovy, se vyhlédne právě jedna anténa, jedna příslušná přijímací elektronika a jedna předvyhodnocovací jednotka, a různé předvyhodnocovací jednotky se spojí kabelem s centrální hlavní vyhodnocovací jednotkou. Takový systém je však náročný a drahý.In many applications, the transmission conditions (shielding, reflections) vary greatly for different measuring units. In buildings, this is due, for example, to the walls just lying between the measuring unit and the receiving antenna. Also, variable reflections and bends on fixed and moving objects lead to multiple reception, which affects the security of data transmission. While some improvement could be achieved by careful planning of the transmit and receive antennas, this in practice requires comprehensive measurement and adaptation on site to ensure a high proportion of more than 99% of the correct data transmission from the measurement units to the evaluation unit. While increasing data transmission security could be ensured by increasing transmission power, this is contradicted by, on the one hand, the approval regulations for radio transmission routes, on the other hand, by the limited capacity of the batteries used in the transmitting units. Without such an increase in transmission power, the security of data transmission of the known long-range transmission and data processing system would be further improved by looking for exactly one antenna for each group of units having similar transmission characteristics, for example units located on one floor of a building. one respective receiving electronics and one pre-evaluation unit, and the various pre-evaluation units are connected by cable to the central main evaluation unit. However, such a system is demanding and expensive.

Předloženým vynálezem má tedy být dále zdokonalen systém dálkového přenosu a zpracování dat ve smyslu úvodní části nároku 1 tak, že také při velmi odlišných přenosových podmínkách mezi různými skupinami měřících jednotek a jedinou přijímací anténou je zajišřen bezpečný přenos dat, aniž by za uvedeným účelem musely být provozovány nákladné přístroje.Accordingly, the present invention is to further improve the remote data transmission and processing system within the meaning of the preamble of claim 1 such that, even under very different transmission conditions between different groups of units of measurement and a single receiving antenna, secure data transmission is ensured without operated expensive equipment.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tato úloha je podle vynálezu řešena pomocí systému dálkového přenosu a zpracování dat se znaky uvedenými v nároku 1.This object is achieved according to the invention by means of a remote data transmission and processing system with the features mentioned in claim 1.

U systému dálkového přenosu a zpracování dat podle vynálezu je mnoho anténních segmentů, které přijímají právě vysílané signály sousedních měřících jednotek. Signály vysílané z vzdálenějších měřících jednotek (například z vyšších nebo nižších podlaží) jsou oproti tomu tak silně zeslabeny překážkami, že přispívají jen málo k výstupnímu signálu sledovaných anténních segmentů. Výstupní signály různých anténních segmentů j sou sečteny na anténním vedení a předány vysílací elektronice. Tato nám stačí jediná i pro velmi velké budovy, což vzhledem k její vysoké ceně je předností.In the remote data transmission and processing system of the present invention, there are many antenna segments that receive the currently transmitted signals of adjacent measurement units. Signals transmitted from more distant units (for example from higher or lower floors), on the other hand, are so strongly attenuated by obstacles that they contribute little to the output signal of the monitored antenna segments. The output signals of the various antenna segments are summed on the antenna line and transmitted to the transmitting electronics. This one is enough for us even for very large buildings, which due to its high price is an advantage.

Anténním vedením může být v praxi vysokofrekvenční kabel, známý jako standardní kabel k televizní anténě. Tento kabel je napájen anténními signály, přednostně přes impedanční měnič, avšak bez demodulace.The antenna line may in practice be a high-frequency cable, known as a standard cable to a television antenna. This cable is powered by antenna signals, preferably via an impedance converter, but without demodulation.

Zatímco při řešení podle vynálezu jsou vyloučena taková směšování vysílaných signálů, která jsou vyvolána příjmem výstupních signálů měřící jednotky anténním segmentem této jednotce nepřislušícím, může přirozeně při současné činnosti dvojice měřících jednotek obecně dojít přes překrytí výstupních signálů anténních segmentů ke směšování signálů. Ohledně odstranění takového dodatečného směšováni signálů se může postupovat obdobně, jak je podrobně popsáno v VO-A-94/03882.While in the solution according to the invention such mixing of the transmitted signals which is caused by the reception of the output signals of the measuring unit by the antenna segment not belonging to this unit is excluded, naturally, in the simultaneous operation of the pair of measuring units. The removal of such additional signal mixing can be performed in a similar manner as described in detail in WO-A-94/03882.

Výhodná další řešení vynálezu jsou uvedena ve vedlejších nárocích.Advantageous further embodiments of the invention are set forth in the subclaims.

S dalším řešením vynálezu podle nároku 2 dostaneme bezodrazové připojení anténních segmentů na anténní vedení, takže anténní segmenty nevážou z anténního vedení žádný nebo jenom málo výkonu, přiváděného od jiných anténních segmentů.With a further solution of the invention according to claim 2, an anchorless connection of the antenna segments to the antenna line is obtained, so that the antenna segments do not bind any or little power from the antenna lines from the other antenna segments.

Také další řešení vynálezu podle nároku 3 je výhodné vzhledem k malému ztrátovému výkonu a vzhledem k zamezení odrazů na anténním vedení.Also another solution of the invention according to claim 3 is advantageous due to the low power dissipation and to avoid reflection on the antenna line.

U systému dálkového přenosu a zpracování dat máme bezpečné zachycení signálu, přenášeného od měřících jednotek, při kompaktních rozměrech anténních segmentů.With the remote transmission and data processing system, we have a secure capture of the signal transmitted from the measuring units with the compact dimensions of the antenna segments.

Také další řešení podle nároku 5 je výhodné vzhledem k malým ztrátám signálu na anténním vedení.Also another solution according to claim 5 is advantageous due to the small signal loss on the antenna line.

U systému dálkového přenosu a zpracování dat podle nároku 6 není zapotřebí pokládat žádné zvláštní vedení k napájení vazebního zesilovače, což snižuje pořizovací náklady.In the remote data transmission and processing system according to claim 6, there is no need to lay any extra wiring to power the coupling amplifier, which reduces the purchase cost.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude dále blíže vysvětlen podle příkladného provedení s pomocí obrázku. Na tomto je znázorněno blokové schéma systému dálkového přenosu a zpracování dat, používaného k dálkovému stanovení spotřeby v budovách.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the drawing. This shows a block diagram of a remote data transmission and processing system used to remotely determine the consumption in buildings.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obrázku jsou jako 10-1-1 až 10-1-x(1) označeny měřící jednotky, které jsou instalovány na prvním podlaží nějaké budovy na různých spotřebičích. Takovými typickými spotřebiči jsou topná tělesa a měřiče spotřeby teplé vody. x(1) platí pro poslední měřící jednotku na prvním podlaží.In the figure, 10-1-1 to 10-1-x (1) indicate the measuring units that are installed on the first floor of a building on various appliances. Typical appliances are heaters and hot water meters. x (1) applies to the last unit of measurement on the first floor.

Každá z měřících jednotek obsahuje (na obrázku není explicitně znázorněno) měřící senzor (např. teplotní čidlo s následně připojeným integrátorem), vysílací elektroniku a anténu 12. Konstrukce měřících jednotek 10 a napájení jejich antén 12 může být takové, jako je podrobně popsáno v VO-A-94/03882.Each of the measurement units includes (not explicitly shown) a measurement sensor (e.g., a temperature sensor with a subsequent integrator), a transmit electronics, and an antenna 12. The design of the measurement units 10 and the supply of their antennas 12 may be as described in detail -A-94/03882.

Další měřící jednotky pro druhé a n-té podlaží jsou na obrázku rovněž reprodukovány.Other units of measurement for the second and nth floors are also reproduced in the figure.

Pro každou sadu měřících jednotek 10-1 až 10-n je na podlaží, přednostně na schodišti, jedna anténní jednotka 14-1 až 14-n. Na obrázku jsou znázorněny podrobnosti anténní jednotky 14-n. ostatní anténní jednotky mají stejnou konstrukci.For each set of measuring units 10-1 to 10-n, there is one antenna unit 14-1 to 14-n on the floor, preferably in the staircase. The illustration shows details of the antenna unit 14-n. the other antenna units have the same design.

Anténní jednotka 14-n má přijímací anténu 16, která je přes aktivní vazební článek (dohromady označeno jako 18) a T-článek 20 připojena na anténní vedení 22, společné všem anténním jednotkám.Antenna unit 14-n has a receiving antenna 16, which is connected via an active coupler (collectively referred to as 18) and a T-cell 20 to an antenna conduit 22 common to all antenna units.

Anténní vedení 22 je VF-koaxiální kabel, který se obvykle používá jako televizní anténní kabel. Volný konec anténního vedení 22 je ukončen zakončovacím odporem (dohromady označeno jako 24) . jehož impedance odpovídá vlnové impedanci anténního vedení 22.Antenna line 22 is a RF-coaxial cable that is typically used as a TV antenna cable. The free end of the antenna line 22 is terminated by a terminating resistor (collectively denoted as 24). whose impedance corresponds to the wave impedance of the antenna line 22.

Protože vlivem T-článku 20 vzniká na anténním vedení 22 rušivý odraz, je na výstupní straně vazebního článku 18 umístěn LC-vazební obvod 26, který kompenzuje přídavnou kapacitu. Jak je patrno z obrázku, je přijímací anténa .16 spojena přes odpor (označen dohromady jako 28.) se stíněním anténního vedení 22 a anténní signál je přiváděn přes zesilovací stupeň 30 na vnitřní vodič anténního vedení 22.Because the T-cell 20 causes interference reflection on the antenna line 22, an LC-coupling circuit 26 is provided on the output side of the coupler 18 to compensate for the additional capacity. As can be seen from the figure, the receiving antenna 16 is coupled via a resistor (designated together 28) to the antenna line shield 22 and the antenna signal is applied via the amplifier stage 30 to the inner conductor of the antenna line 22.

Poměry jsou celkově voleny tak (porovnej příklady rozměrů,uvedené v obrázku), že dostaneme vnitřní odpor aktivní antény, který se blíží nekonečnu. Pokud má anténní jednotkaThe ratios are generally chosen (compare the dimensions shown in the figure) to obtain the internal resistance of the active antenna, which is close to infinity. If it has an antenna unit

14. znázorněná na obrázku, vnitřní odpor asi 5000 Ohm, má potom přídavný odpor u budovy s 10-ti podlažími dohromady 500 Ohm. Tato hodnota se přičítá jako ztrátová zátěž paralelně k polovině vlnové impedance 37,5 Ohm. Redukovaný zatěžovací odpor pro aktivní anténu tak poklesne jenom na 35 Ohm, což odpovídá přídavnému útlumu 0,6 dB.14, shown in the figure, an internal resistance of about 5000 Ohm, then has an additional resistance in a 10-story building together of 500 Ohm. This value is added as a loss load parallel to the half-wave impedance of 37.5 Ohm. Thus, the reduced load resistance for the active antenna drops to only 35 Ohm, which corresponds to an additional attenuation of 0.6 dB.

Na konec anténního vedení elektronika (dohromady označena obvod 34, který opět odpovídá vedení 22. jakož i za ním zapojený je připojena přijímací jako 32) . Tato má vstupní vlnové impedanci anténního předzesilovací stupeň 36.At the end of the antenna line electronics (together marked circuit 34, which again corresponds to the line 22 as well as the downstream connected is connected as receiving 32). This has an input wave impedance of the antenna preamplifier stage 36.

Jak je z obrázku patrno, je vnitřní vodič anténního vedení 22 stejnosměrně napájen stejnosměrným napájecím napětím VB, zatímco vnější vodič je spojen se zemí GND.As can be seen from the figure, the inner conductor of the antenna conduit 22 is supplied with DC voltage VB, while the outer conductor is connected to GND ground.

Výstupní signál předzesilovacího stupně 36 je přiváděn na vstup vyhodnocovací jednotky (dohromady označena jako 38.) , která může mít v jednotlivostech podobnou konstrukci, jako vyhodnocovací jednotka popsaná v V0-A-94/03882 (tamější vztahová značka 16).The output signal of the preamplifier stage 36 is applied to an input of an evaluation unit (collectively denoted 38), which may have a similar structure in detail to the evaluation unit described in WO-A-94/03882 (reference numeral 16 therein).

Vyhodnocovací jednotka 38 demoduluje různé signály, které obdrží přes anténní vedení 22, eliminuje ne bezvadně rozpoznané signály, zapisuje do paměti správně přenesená dataThe evaluation unit 38 demodulates the various signals it receives through the antenna line 22, eliminates the imperfectly detected signals, writes to the memory the correctly transmitted data

I a předává je ve větších časových odstupech, např. přes TEMEX-kartu 40 na telefonní vedení 42, na které je napojen odečítací počítač odečítací firmy.I and transmits them at larger intervals, for example via a TEMEX card 40 to the telephone line 42, to which the reading computer of the reading company is connected.

Z uvedeného popisu je zřejmé, že při uvedeném provedení systému dálkového přenosu a zpracování dat máme bezpečné zachycení signálu od různých měřících jednotek na jednom podlaží. Zde použité anténní jednotky 14 mají jednoduchou konstrukci a jsou proto cenově příznivé. Drahou přijímací elektroniku a drahou vyhodnocovací jednotku 38 potřebujeme naproti tomu jenom jednu. Díky specielnímu provedení anténní jednotky 14 je zaručeno, že jenom nepatrná část výkonu vyzářeného jednou anténní jednotkou se ztrácí v jiných anténních jednotkách. To vyplývá z toho, že anténní jednotky jsou vysokoohmické, a podmiňují nejen změnu impedance, ale i zesílení.It is clear from the above description that in the mentioned embodiment of the remote transmission and data processing system, we have a secure signal capture from different measuring units on one floor. The antenna units 14 used herein have a simple construction and are therefore cost effective. On the other hand, expensive receiver electronics and expensive evaluation unit 38 need only one. Due to the special design of the antenna unit 14, it is guaranteed that only a small part of the power emitted by one antenna unit is lost in other antenna units. This is due to the fact that the antenna units are high ohmic and condition not only the impedance change but also the amplification.

Kde je do již existujících budov dodatečně nainstalován systém dálkového přenosu a zpracování dat podle vynálezu, je zde zapotřebí provést práce pouze na schodišti, což lze udělat se snesitelnými náklady. V praxi mohou být anténní jednotky provedeny tak, že celý vazební článek 18 je vestavěn do krabice pod omítkou. Příslušná anténa 16 může být potom umístěna na tuto vazební jednotku před příslušnou zdí nebo zapuštěna v omítce této zdi.Where a remote data transmission and data processing system according to the invention is retrofitted to existing buildings, work is only required on the staircase, which can be done at a reasonable cost. In practice, the antenna units may be designed such that the entire coupler 18 is embedded in a flush-mounted box. The respective antenna 16 may then be placed on the coupling unit in front of the respective wall or embedded in the plaster of the wall.

Claims (6)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Systém dálkového přenosu a zpracování dat, zvláště pro zjištění spotřeby v budovách, s velkým počtem měřících jednotek (10), které mají právě jeden měřící senzor, jednu vysílací elektroniku a s ní spojenou vysílací anténu (12), s minimálně jednou přijímací anténou, s přijímací elektronikou (32) k ní připojenou, s vyhodnocovací jednotkou (38) spojenou s přijímací elektronikou, vyznačující se tím, že přijímací anténa má pro alespoň dvě předem dané oblasti budovy, uvnitř kterých j sou podobné přenosové poměry pro měřící jednotky (10), zvláště pro každé podlaží, anténní segment (16) a že alespoň dva různé anténní segmenty (16) jsou připojeny na společné anténní vedení (22), které je spojeno se vstupem přijímací elektroniky (32).A remote data transmission and data processing system, in particular for detecting consumption in buildings, with a plurality of measuring units (10) having exactly one measuring sensor, one transmitting electronics and a transmitting antenna (12) associated therewith, with at least one receiving antenna; with a receiving electronics (32) connected thereto, with an evaluation unit (38) connected to the receiving electronics, characterized in that the receiving antenna has for at least two predetermined areas of the building within which there are similar transmission ratios for the measuring units (10) , in particular for each floor, an antenna segment (16) and that at least two different antenna segments (16) are connected to a common antenna line (22) which is connected to an input of the receiving electronics (32). 2. Systém dálkového přenosu a zpracování dat podle nárokuA remote data transmission and data processing system according to claim 1 1, vyznačující se tím, že anténní vedení (22) je tvořeno koaxiálním vedením a že anténní segmenty (16) jsou právě přes T-článek (20) a přizpůsobovací obvod (26,28) bezodrazově připojeny na anténní vedení (22).1, characterized in that the antenna line (22) consists of a coaxial line and that the antenna segments (16) are connected to the antenna line (22) without reflection by means of the T-cell (20) and the matching circuit (26,28). 3. Systém dálkového přenosu a zpracování dat podle nárokuA remote data transmission and data processing system according to claim 2, vyznačující se tím, že vstupní odpor přijímací elektroniky (32) a zakončovací obvod (24) anténního vedení, umístěný na volném konci anténního vedení (22) vzdáleném od přijímací elektroniky (32), odpovídají vlnové impedanci anténního vedení (22).2, characterized in that the input resistance of the receiving electronics (32) and the antenna line terminating circuit (24) located at the free end of the antenna line (22) remote from the receiving electronics (32) correspond to the wave impedance of the antenna line (22). 4. Systém dálkového přenosu a zpracování dat podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že délka anténního segmentu (16) odpovídá čtvrtině vlnové délky, se kterou vysílací jednotky (10) bezdrátově přenášejí svá data.The remote data transmission and processing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the length of the antenna segment (16) corresponds to a quarter of the wavelength with which the transmitting units (10) transmit their data wirelessly. 5. Systém dálkového přenosu a zpracování dat podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že anténní segmenty (16) jsou na anténní vedeni (22) připojeny právě přes vazební zesilovač (30).Remote data transmission and data processing system according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the antenna segments (16) are connected to the antenna line (22) just via a coupling amplifier (30). 6. Systém dálkového přenosu a zpracování dat podle nároku 5, vyznačující se tím, že vazební zesilovač (30) je přes anténní vedení (22) spojen se zdrojem napájecího napětí (VB,GND).The remote data transmission and processing system according to claim 5, characterized in that the coupling amplifier (30) is connected to a power supply (VB, GND) via an antenna line (22).