DE10042165C1 - System zur Steuerung und Überwachung von Sanitärarmaturen - Google Patents

System zur Steuerung und Überwachung von Sanitärarmaturen

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Abstract

Bei einem System zur Steuerung und Überwachng elektronischer Sanitärarmaturen mit einer Leitebene, einer Automationsebene und einer Feldebene, bei dem in der Automationsebene vorgesehene Automationsstationen (1) über jeweils einen Feldbus (2) mit mehreren Sanitärarmaturen (A, B, C, D, E) verbunden sind, ist mindestens eine über den Feldbus mit der zugeordneten Automationsstation leitungsgebunden kommunizierende Funkstation (4) vorgesehen, die zumindest mit einem Teil (C, D) der mehreren Sanitärarmaturen über jeweils eine drahtlose Datenübertragungsstrecke in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein System nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.
Die Anmelderin hat ein System zur Sanitärsteuerung in Gebäuden entwickelt, daß unter der Bezeichnung AQUA 3000 bekannt ist. Dieses System ist hierarchisch in eine Management- oder Leitebene, eine Automationsebe­ ne und eine Feldebene unterteilt.
Auf der Feldebene vollziehen sich alle für den Benut­ zer erforderlichen Wasserlauffunktionen mittels der geeigneten Sanitärarmaturen. Über ein 4adriges Kabel werden die busfähigen elektronischen Sanitärarmaturen in das Datenübertragungsnetzwerk für die Steuerung und Überwachung eingebunden und außerdem mit der für ihren Betrieb erforderlichen Spannung versorgt.
Auf der Automationsebene erfolgt in sogenannten Auto­ mationsstationen, die jeweils über einen Feldbus mit mehreren Sanitärarmaturen verbunden sind, das Erfas­ sen, Überwachen, Regeln, Steuern und Optimieren aller sanitärtechnischen Wasserlauffunktionen. Spitzenlast­ optimierungen, Folgesteuerungen sowie das Wartungsma­ nagement und Sicherheitsmaßnahmen sind hierbei die wichtigsten Aufgabenbereiche.
Auf der obersten Ebene, der Management- oder Leitebe­ ne, erfolgt das Bedienen, Beobachten, Analysieren und Protokollieren aller sanitärtechnischen Prozesse.
Dieses bekannte System erfordert, wie vorstehend er­ wähnt, eine 4adrige Leitungsverbindung zu jeder Sani­ tärarmatur, wobei zwei Adern für die Spannungsversor­ gung und zwei Adern für die Datenübertragung, das heißt zum Übertragen von Befehlen, Zustandsmeldungen und dergleichen benötigt werden. Hier ergibt sich je­ doch das Problem, daß, insbesondere bei der Umrüstung bestehender Sanitäranlagen, Sanitärarmaturen bisher üblicherweise nicht elektrisch betrieben wurden und daher auch keinen elektrischen Leitungsanschluß be­ saßen. Wurde eine derartige Armatur durch eine elek­ trisch betriebene Armatur ersetzt, so wurde das Pro­ blem der elektrischen Versorgung dahingehend gelöst, daß die neue Armatur mit einer Batterie versehen wur­ de. Damit besteht jedoch noch nicht die Möglichkeit, die Armatur in ein allgemeines System zur Steuerung und Überwachung von Armaturen einzubinden. Auch bei neu zu installierenden Sanitäranlagen kann es manch­ mal zweckmäßig sein, auf einen leitungsgebundenen elektrischen Anschluß zu verzichten und batteriebe­ triebene Armaturen zu verwenden.
Aus der DE 196 16 207 A1 ist eine Steuereinrichtung für eine Sanitär-Spüleinrichtung insbesondere für Be­ hinderten-Sanitäranlagen bekannt, bei der eine Auslö­ seeinrichtung zum Erzeugen von Befehlssignalen an ei­ nem Stützgriff und eine Einrichtung zum Empfangen der Befehlssignale sowie zum Aktivieren der Spüleinrich­ tung an dieser angeordnet sind. Die Befehlsübertra­ gung zwischen der Auslöseeinrichtung und der Emp­ fangseinrichtung erfolgt mittels Funksignalen.
Die DE 296 03 660 U1 beschreibt eine stationäre Ein­ richtung zur Betätigung einer Steuereinrichtung für den Betrieb einer Whirlwanne, die mit einer Antenne zumindest für den Empfang von Befehlssignalen verse­ hen ist. Ein handhabbares Bedienungselement weist ei­ ne Gegenantenne auf, um Befehlssignale für die Steu­ ereinrichtung zu der stationären Einrichtung mittels Funk zu übertragen. Es ist eine Ablageeinrichtung für das Bedienungselement im Abstand von der stationären Einrichtung so angeordnet, daß auch im abgelegten Zu­ stand des Bedienungselements eine Befehlsübertragung zu der stationären Einrichtung möglich ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Steuerung und Überwachung elektroni­ scher Sanitärarmaturen mit einer Leitebene, einer Au­ tomationsebene und einer Feldebene, bei dem in der Automationsebene vorgesehene Automationsstationen über jeweils einen Feldbus mit mehreren Sanitärarma­ turen verbunden sind, zu schaffen, das es ermöglicht, auch ohne einen elektrischen Leitungsanschluß verse­ hene Sanitärarmaturen in das System einzubinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, daß mindestens eine über den Feldbus mit der zugeordneten Automationsstation leitungsgebunden kom­ munizierende Funkstation vorgesehen ist, die zumin­ dest mit einem Teil der mehreren Sanitärarmaturen über jeweils eine drahtlose Datenübertragungsstrecke in Verbindung ist, besteht die Möglichkeit, Sanitär­ armaturen zu verwenden, bei denen einerseits die Spannungsversorgung durch eine an der Armatur ange­ brachten Batterie sichergestellt ist und andererseits die Datenkommunikation mit der zugeordneten Automa­ tionsstation aufeinanderfolgend teilweise über den Feldbus und teilweise durch drahtlose Übermittlung stattfindet. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf solche Armaturen, denen eine elektrische Versor­ gungsspannung über eine 2adrige Leitung zugeführt wird, das heißt zusätzliche Leitungsadern für eine Datenübertragung nicht zur Verfügung stehen.
Die Datenkommunikation über die drahtlose Übertra­ gungsstrecke ist vorzugsweise bidirektional, d. h. es können Befehle von der Funkstation zu der Sanitärar­ matur zu deren Steuerung und Zustandsmeldungen von der Sanitärarmatur zur Funkstation übertragen werden.
Die Funkstation sollte nicht nur eine Schnittstelle zur Umwandlung der leitungsgebundenen übertragenen Signale in Funksignale und umgekehrt darstellen, son­ dern auch so mit den drahtlos mit ihr verbundenen Sa­ nitärarmaturen kommunizieren, daß der Leistungsver­ brauch der batteriegespeisten Armaturen möglichst ge­ ring ist.
Die mit einer Funkstation drahtlos verbundenen Sani­ tärarmaturen befinden sich zweckmäßig in einem bis maximal drei einander benachbarten Sanitärräumen, die einen Abstand bis zu etwa 20 m von der Funkstation haben sollten. Die Sender in den Funkstationen und in den Sanitärarmaturen sollten eine einstellbare Reich­ weite haben, um diese den jeweiligen örtlichen Gege­ benheiten anpassen zu können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Diese zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Automationsstation in der Automationsebene so­ wie der an dieser angeschlossenen Sanitärarmaturen in der Feldebene.
Die Automationsstation 1 ist Teil der Automationsebe­ ne eines Wassermanagementsystems. Die üblicherweise mehrere voneinander getrennte Automationsstationen 1 aufweisende Automationsebene ist mit einer höherran­ gigen, nicht dargestellten Management- oder Leitebene verbunden, welche übergeordnete Steuerungs- und Über­ wachungsaufgaben übernimmt, die von den einzelnen Au­ tomationsstationen 1 nicht zufriedenstellend gelöst werden können.
Die Automationsstation 1 dient im wesentlichen Erfas­ sen, Überwachen, Regeln, Steuern und Optimieren der Betriebszustände der nachgeordneten Sanitärarmaturen in der Feldebene. Hierzu sind die einzelnen Sanitär­ armaturen in Reihe mit einem 4adrigen Feldbus 2 ver­ bunden, der zu der Automationsstation 1 führt. Der Feldbus 2 dient sowohl zur Übertragung der Versor­ gungsspannung als auch zur Datenübertragung.
Im gezeigten Beispiel sind fünf mit A, B, C, D und E gekennzeichnete Sanitärarmaturen 2 an die Automa­ tionsstation 1 angeschlossen. Tatsächlich kann jedoch eine wesentlich größere Anzahl von Sanitärarmaturen mit der Automationsstation 1 verbunden sein.
Wie die Figur zeigt, sind die Sanitärarmaturen A, B und E direkt mit dem Feldbus 2 verbunden, das heißt sie werden unmittelbar über den Feldbus 2 mit ihrer Betriebsspannung versorgt und benutzen auch aus­ schließlich den Feldbus 2 für den bidirektionalen Da­ tenaustausch mit der Automationsstation 1.
Die Sanitärarmaturen C und D sind nicht direkt mit dem Feldbus 2 verbunden, weil es beispielsweise aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen unzweck­ mäßig wäre, eine derartige Verbindung herzustellen. Die Spannungsversorgung der Armatur C erfolgt durch eine Batterie, während die Armatur D über eine 2adrige Leitung 3 an ein Stromversorgungsnetz ange­ schlossen ist.
Um eine Datenkommunikation zwischen der Automations­ station 1 und den Sanitärarmaturen C und D durchfüh­ ren zu können, ist in gleicher Weise wie die Armatu­ ren A, B und E eine Funkstation 4 direkt mit dem Feldbus 2 verbunden. Die Funkstation 4 empfängt die an die Armaturen C und D adressierten Steuerbefehle über den Feldbus 2 von der Automationsstation 1 und wandelt sie in durch funkübertragbare Signale um. Die von der Antenne der Funkstation 4 gesendeten Signale werden von den Antennen der Armaturen C und D empfan­ gen und die Armatur, an die der Befehl adressiert ist, führt diesen aus.
Umgekehrt werden Zustandsmeldungen von einer der Ar­ maturen C oder D von deren Elektronik in durch funk­ übertragbare Signale aufbereitet und drahtlos zur Funkstation 4 gesendet. In dieser werden sie in Sig­ nale umgewandelt, die über den Feldbus 2 zur Automa­ tionsstation 1 übertragen werden können.
Die Kommunikation zwischen der Funkstation 4 und den angeschlossenen Armaturen, zumindest der batteriege­ speisten, sollte in der Weise erfolgen, daß der Ener­ gieverbrauch der Armaturen möglichst gering ist. So ist es beispielsweise möglich, daß die Armaturen nicht ständig in einem Betriebszustand gehalten wer­ den, in welchem sie zum Empfang von Befehlen von der Automationsstation bereit sind, sondern sie können in bestimmten Zeitabständen eine Anfrage bei der Funk­ station durchführen, ob ein derartiger Befehl vor­ liegt. Ist dies der Fall, dann wird die Armatur in den empfangsbereiten Zustand geschaltet, so daß der Befehl zu ihr übertragen werden kann. Die Funkstation muß daher in der Lage sein, die Befehle bis zu ihrer Übertragung zur Armatur zu speichern.
Als Zustandsmeldungen können beispielsweise Störungs­ meldungen, die Anzahl der Betätigungen einer Armatur, die Höhe der Batteriespannung in der Armatur C und dergleichen übertragen werden. Als Befehle können Maßnahmen zur Beseitigung einer Störung, eine Ausschaltung der Armatur bei einer nicht behebbaren Stö­ rung, Reinigungs- oder Desinfektionsmaßnahmen, die Einstellung von Betriebsparametern und dergleichen übertragen werden. Die gemeldete Anzahl der Betäti­ gungen kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Reinigungs- oder Wartungsintervalle festzulegen. Die gemeldete Höhe der Betriebsspannung dient zur Fest­ stellung, ob eine Batterie verbraucht ist und ausge­ tauscht werden muß.
Das System kann so ausgebildet sein, daß alle Sani­ tärarmaturen drahtlos mit dem Feldbus kommunizieren. Da die Funkstationen nur für eine bestimmte Anzahl von Armaturen ausgelegt sind, beispielsweise 16, kön­ nen, wenn diese Anzahl überschritten ist, mehrere Funkstationen in Reihe mit dem Feldbus verbunden sein. Auch können, wenn die Armaturen räumlich zu weit auseinander liegen, mehrere Funkstationen ver­ wendet werden, obwohl nicht jeweils die maximal mög­ liche Anzahl von Armaturen angeschlossen ist.

Claims (8)

1. System zur Steuerung und Überwachung elektroni­ scher Sanitärarmaturen mit einer Leitebene, ei­ ner Automationsebene und einer Feldebene, bei dem in der Automationsebene vorgesehene Automa­ tionsstationen (1) über jeweils einen Feldbus (2) mit mehreren Sanitärarmaturen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine über den Feldbus mit der zu­ geordneten Automationsstation leitungsgebunden kommunizierende Funkstation (4) vorgesehen ist, die zumindest mit einem Teil (C, D) der mehreren Sanitärarmaturen (A, B, C, D, E) über jeweils eine drahtlose Datenübertragungsstrecke in Ver­ bindung ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkommunikation über die drahtlose Datenübertragungsstrecke bidirektional ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils eine Funkstation (4) mit den in einem bis höchstens drei benachbarten Sa­ nitärräumen angeordneten Sanitärarmaturen draht­ los verbunden ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den drahtlos mit den Funkstationen (4) verbundenen Sanitärar­ maturen (C, D) mit dem Feldbus (2) leitungsge­ bunden kommunizierende Sanitärarmaturen (A, B, E) vorgesehen sind.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Funkstationen (4) drahtlos verbundenen Sanitärarmaturen (C) batteriebetrieben sind.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswerte der die Sanitärarmaturen (C) versorgenden Batterien gemessen und der zu­ geordneten Funkstation (4) über die drahtlose Datenübertragungsstrecke mitgeteilt werden.
7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kommunikation zwischen den Funkstationen (4) und den batteriebetriebenen Sanitärarmaturen (C) unter möglichst geringem Energieverbrauch erfolgt.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die batteriebetriebenen Sanitärarmaturen (C) nur nach Vorliegen einer von einer Automations­ station (1) zu der zugeordneten Funkstation (4) gesendeten, für sie bestimmten Nachricht in den Empfangszustand schaltbar sind.
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