DE102007010482A1

DE102007010482A1 - Schaltschranküberwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE102007010482A1
Application number: DE102007010482A
Authority: DE
Inventors: Daniel Rosenthal
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltschranküberwachungseinrichtung mit mindestens einer in einer Schaltschrankanordnung (2) angeordneten Basisstation (33, 40) und mindestens einem mit dieser in drahtlose Datenübertragungsverbindung zu bringenden Sensor einer Sensoranordnung (50) zum Überwachen von eine Schaltschrankfunktion betreffenden Größen. Zu einem zuverlässigen Betrieb der Schaltschranküberwachungseinrichtung tragen die Maßnahmen bei, dass zusätzlich ein anstelle eines Sensors (2) einsetzbares Messgerät (30) vorgesehen ist, mit dem vorgegebene oder vorgebbare Signale an die Basisstation (33, 40) aussendbar und von dieser empfangbar sind, und dass das Messgerät (30) einen Verarbeitungsteil (34) mit einer Bewertungsvorrichtung aufweist, mit der die Verbindungsqualität an einer für einen Sensor vorgesehenen Position messbar und eine Information zur Verbindungsqualität aufbereitbar ist (Fig. 5).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltschranküberwachungseinrichtung mit mindestens einer in einer Schaltschrankanordnung angeordneten Basisstation und mindestens einem mit dieser in drahtlose Datenübertragungsverbindung zu bringenden Sensor einer Sensoranordnung zum Überwachen von eine Schaltschrankfunktion betreffenden Größen.

Eine derartige Schaltschrankanordnung mit einer Schaltschranküberwachungseinrichtung ist in der DE 101 19 637 A1 angegeben. Die Schaltschranküberwachungseinrichtung ist hierbei zum Überwachen schaltschrankspezifischer Funktionen ausgebildet, wobei schaltschrankspezifische Zustandsgrößen wie Temperatur, Feuchte oder Zugangskontrollgrößen mittels Sensoren erfasst und die an die zentrale Überwachungs- und Steuerungsvorrichtung übertragenen Daten ausgewertet und entsprechende Meldungen abgesetzt oder Aktoren angesteuert werden. Die zentrale Überwachungs- und Steuerungsvorrichtung, als Haupteinheit oder Mastergerät bezeichnet, ist dabei mit einer Sende-/Empfangsschnittstelle für eine drahtlose Über tragung, beispielsweise über eine Funkstrecke, versehen, um mit dezentralen Einheiten einschließlich einer Sensoranschlusseinheit, einer Türkontrolleinheit, einer Klimasteuerungseinheit, einer Bedienungseinheit, einer Energieversorgungseinheit und einer Adaptereinheit zu kommunizieren, die ebenfalls mit einer Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung versehen sind. An die Sensoranschlusseinheit können die für die Überwachung der schaltschrankspezifischen Zustandsgrößen ausgebildeten Sensoren angeschlossen werden. Die drahtlose Datenübertragung lässt variable Anordnungsmöglichkeiten für die dezentralen Einheiten zu. Die dezentralen Einheiten werden wieder an weitere Komponenten der Überwachungseinrichtung angeschlossen, wodurch der Aufbau der Überwachungseinrichtung einen entsprechenden Aufwand erfordert.

In der DE 197 10 019 C2 ist eine weitere Schaltschranksteuerungs- und Überwachungseinrichtung gezeigt, bei der an eine zentrale Steuerungseinrichtung verschiedene Sensoren drahtgebunden über eine Eingangsschnittstelle angeschlossen sind. Mit den Sensoren können die verschiedenen schaltschrankspezifischen Zustandsgrößen, wie Temperatur, Feuchte, Rauch, Strom oder Spannung, Öffnungszustand der Tür, Vibration oder Zugangsdaten erfasst werden. Ferner sind an die zentrale Steuerungseinrichtung verschiedene ansteuerbare Einheiten, wie Klimatisierungsgeräte, Spannungsversorgung oder Meldeeinrichtungen über entsprechende Schnittstellen angeschlossen. Mit diesen Maßnahmen ist der Schaltschrank an verschiedene Einsatzbedin-gungen flexibel anpassbar. Dabei ist aber Sorge zu tragen, dass die Überwachungseinrichtung den Einbauraum für den Anwender nicht behindert.

Die DE 101 07 482 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Übermittlung, zum Austausch und/oder zur Weiterleitung von Daten und/oder Informationen in der industriellen Prozess- und/oder Automatisierungstechnik, wobei mehrere Einheiten in Form von Sensoren zu einem Netzwerk in drahtloser Kommunikation miteinander zusammengeschlossen sind. Um die Leistungsfähigkeit eines Kommunikationsweges zu prüfen und zu klassifizieren, tauschen die Einheiten z. B. zyklisch Daten aus und entsprechende Informationen werden in einer Speichereinheit abgelegt. Auch eine Routerfunktion ist genannt. Zur Optimierung der Kommunikation ist auch eine parallele Übertragung über mehrere Kommunikationswege angegeben, wodurch jedoch ein nicht geringer Aufwand erforderlich ist. Eine Überwachung von Schaltschrankfunktionen, mit der ein Schaltschrank oder eine Schaltschrankanordnung an unterschiedliche Einsatzbedingungen variabel anpassbar ist, geht aus dieser Druckschrift nicht hervor.

Die DE 102 21 179 A1 zeigt ein medizinisches Diagnose- und/oder Therapiegerät mit einem Verfahren zur fehlergestützten Kommunikation. Hierbei ist das Diagnose- und/oder Therapiegerät drahtlos mit einer mobilen Konsole in Datenübertragungsverbindung gebracht. Bei einer Anmeldeprozedur einer Konsole an einem Diagnose- und/oder Therapiegerät werden Identifikationsnummern der angemeldeten Konsolen verwendet und eine Abspeicherung der Daten durchgeführt. Die Anmelde- und/oder Abmeldeprozedur wird durch eine optische Anzeige an der Konsole und/oder an dem Diagnose- und/oder Therapiegerät signalisiert. Auch diese Druckschrift gibt keine Hinweise auf die Ausbildung einer Schaltschranküberwachungseinrichtung für verschiedene Einsatzbedingungen, wobei z. B. keine mobilen Konsolen verwendet werden und andere Anforderungen an die Betriebssicherheit einschließlich Energieversorgung bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltschranküberwachungseinrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die mit möglichst wenig Installationsaufwand für den Anwender vielfältige Anpassungsmöglichkeiten an verschiedene Einsatzbedingungen bei zuverlässigem Betrieb der Einrichtung zulässt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist zusätzlich ein anstelle eines Sensors einsetzbares Messgerät vorgesehen, mit dem vorge gebene oder vorgebbare Signale an die Basisstation aussendbar und von dieser empfangbar sind, und dass das Messgerät einen Verarbeitungsteil mit einer Bewertungsvorrichtung aufweist, mit der die Verbindungsqualität an einer für einen Sensor vorgesehenen Position messbar und eine Information zur Verbindungsqualität aufbereitbar ist.

Mit diesen Maßnahmen können die Sensoren ohne Zwischenschaltung zusätzlicher Komponenten auf einfache Weise an geeigneter Stelle für die Überwachung schaltschrankspezifischer Zustandsdaten geeignet positioniert werden, wobei ein zuverlässiger Betrieb auf einfache Weise erreichbar ist.

Die Bedienung wird dadurch begünstigt, dass das Messgerät an der Basisstation anlernbar ist, wozu diese in einen Anlernmodus umstellbar ist.

Ferner tragen zur einfachen Bedienung die Maßnahmen bei, dass das Messgerät eine optische und/oder akustische Anzeige aufweist, mit der die aufbereitete Information zur Verbindungsqualität darstellbar ist.

Vorteile für die Benutzung des Messgerätes ergeben sich auch dadurch, dass die Basisstation zur Durchführung der Messung der Verbindungsqualität in einen Anmeldemodus setzbar ist, in dem das Messgerät an der Basisstation durch Betätigung eines Auslöseelements an dem Messgerät anmeldbar ist, und dass der Anmeldemodus des Messgeräts an der Basisstation für ein vorgegebenes oder vorgebbares Zeitintervall bestehen bleibt und danach automatisch aufgehoben wird oder dass der Anmeldemodus durch Betätigung des Auslöseelementes oder eines anderen Auslöseelementes aufhebbar ist. Auch wird dadurch ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet.

Ist vorgesehen, dass verschieden lange Zeitintervalle für die Messung einstellbar sind und/oder dass unterschiedliche Anzahlen von Teilmessungen innerhalb eines Zeitintervalls einstellbar sind, so kann verschiedenen Anwendungsfällen vorteilhaft Rechnung getragen werden.

Die Bedienung wird ferner dadurch begünstigt, dass für die Zeit nach Anmeldung des Messgeräts an der Basisstation bis zum Beginn der Messung eine Verzögerungszeitspanne vorgegeben oder vorgebbar ist.

Eine weitere Vereinfachung der Bedienung ergibt sich dadurch, dass sich das Messgerät nach Ablauf des Zeitintervalls selbsttätig abschaltet.

Die Benutzung wird auch dadurch erleichtert, dass das Messgerät derart ausgebildet ist, dass nach Ablauf der Messung das Messergebnis selbsttätig dargestellt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass in dem Messgerät eine Speichervorrichtung vorhanden ist, in der das Messergebnis abspeicherbar und aus der es auf Anforderung durch den Benutzer abrufbar ist.

Auch tragen zur einfachen Bedienung die Maßnahmen bei, dass nach Ablauf eines Zeitintervalls eine erneute Messung aufgrund einer Anforderung vom Messgerät aus ohne erneute Anmeldung einleitbar ist.

Eine sichere Funktionsweise und zuverlässiger Betrieb werden dadurch unterstützt, dass die Ausgestaltung derart ausgeführt ist, dass während einer Messung in einem Zeitintervall mehrere Test-Datenpakete direkt zwischen Messgerät und Basisstation oder über mindestens ein Repeater-Modul zu der Basisstation hin und von dieser zurück zum Messgerät übertragen werden und dass sich die Bewertung auf alle übertragenen Test-Datenpakete oder nur einen Teil der Test-Datenpakete erstreckt, wobei die Bewertung der Übertragungsqualität auf der Basis einer Bitfehlerrate erfolgt.

Zu einer eindeutigen Benutzerführung tragen ferner die Maßnahmen bei, dass Übertragungsverfahren, Sendeleistung und Empfangsleistung während der Messung mit dem Messgerät entsprechend dem Betrieb des einzusetzenden Sensors gewählt sind und dass die äußere Gestaltung des Messgerätes in der Weise ausgebildet ist, dass es in ein entsprechendes Gehäuse wie der betreffende Sensor integriert ist und eine gleiche Befestigungsvorrichtung besitzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schaltschrankanordnung mit zwei Schränken und einer Schaltschranküberwachungseinrichtung in schematischer Darstellung,
2 eine Sensoreinheit mit Sensorgehäuse und Verbindungsstück in auseinander genommener und zusammengesetzter Darstellung,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schaltschrankanordnung mit Schaltschranküberwachungseinrichtung,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schaltschrankanordnung mit Schaltschranküberwachungseinrichtung,
5 eine schematische Blockdarstellung der Schaltschranküberwachungseinrichtung in Verbindung mit einem Messgerät zum Ermitteln einer Übertragungsqualität zwischen Basisstation und Sensor und
6 ein Ablaufdiagramm mit einer Schrittfolge beim Ermitteln der Übertragungsqualität mit einem Messgerät nach 5.
1 zeigt eine Schaltschrankanordnung mit zwei Schaltschränken 2 und einer dieser zugeordneten Schaltschranküberwachungseinrichtung 1. In dem einen Schaltschrank ist eine Basisstation in Form eines Basisgeräts 40 mit einer extern an dem Schaltschrank angeordneten und mit dem Basisgerät 40 verbundenen Antenne 41 sowie eine zentrale Einheit 30 aus zentralen Überwachungs- und Steuerungskomponenten mit einer internen Antenne 31 angeordnet. Wie die 3 und 4 zeigen, weist die Einheit 30 verschiedene zentrale Überwachungs- und Steuerungskomponenten mit einer weiteren Basisstation in Form eines weiteren Basisgeräts 33, einer Ein-Ausgabe-Einheit 32 und einer Verarbeitungseinheit 34 auf. Mit der zentralen Einheit 30 bzw. deren Basisgerät 33 und dem weiteren Basisgerät 40 stehen verschiedene Sensoren einer Sensoranordnung 50 in drahtloser Datenübertragungsverbindung, wobei nach 1 in dem Schaltschrank angeordnete Sensoren über die interne Antenne 31 mit der zentralen Einheit 30 in Datenübertragungsverbindung gebracht sind, während externe Sensoren über die externe Antenne 41 mit dem weiteren Basisgerät 40 in Datenübertragungsverbindung gebracht sind. In dem zweiten Schaltschrank angeordnete weitere Sensoren können über die interne Antenne 31 mit der zentralen Einheit 30 kommunizieren, wenn z.B. die im Übergangsbereich zwischen den beiden Schaltschränken 2 befindlichen Seiten offen sind. Andernfalls könnte z.B. die Datenübertragung über eine weitere externe Antenne 41 an dem zweiten Schaltschrank und die externe Antenne 41 an dem anderen Schaltschrank erfolgen. Die Sensoren umfassen mindestens einen Feuchtesensor 50.1, einen oder mehrere Temperatursensoren 50.2, einen z.B. auf Vibrationen reagierenden Vandalismussensor 50.5, einen Zugangssensor 50.6, einen Sensor zur Weitergabe digitaler Signale, wobei der Sensor zur Erfassung einer bestimmten Zustandsgröße, beispielsweise der vorstehend genannten oder einer anderen Art ausgebildet ist. Außerdem weist der zweite Schaltschrank 2 einen gesicherten Türverschluss 4 sowie eine Zugangskontrolleinheit 3 z.B. für die Eingabe eines Zahlencodes, das Lesen einer Codekarte oder mit Transponderfunktion auf.
In den 3 und 4 sind außerdem weitere Sensoren zum Erfassen schaltschrankfremder Messgrößen oder Zustandsgrößen gezeigt, nämlich ein Lichtsensor 60.1, ein Zähler 60.2 für Produkte eines Fertigungsprozesses, ein Abgassensor 60.3, Füllstandssensoren 60.4 sowie ein externer Temperatursensor 60.5. Auch diese weiteren Sensoren für schaltschrankfremde Messgrößen, z.B. in einem Rechenzentrum oder in einer Industrieanlage, sind in besonderer Weise so ausgebildet, dass sie mit dem Basisgerät 33 bzw. dem weiteren Basisgerät 40 über entsprechende Sende-/Empfangsschnittstellen des Basisgerätes 33, 40 in drahtlose Datenübertragung treten können.
In 2 ist eine Sensoreinheit 10 aus einem ein Sensorelement beinhaltenden Sensorgehäuse 11 und einem Verbindungsstück 20 näher dargestellt. Das Sensorgehäuse 11 ist auf seiner Rückseite mit einem Koppelabschnitt 12 zum Einschieben und Verrasten des Verbindungsstückes 20 versehen, das einen an den Koppelabschnitt angepassten Verbindungsabschnitt aufweist. Zum Einschieben des Verbindungsstücks 20 weist der Koppelabschnitt 12 Führungsabschnitte 12.1, 12.2 und ein Arretierelement 12.3 auf. Der Koppelabschnitt 12 kann an dem Sensorgehäuse 11 angeformt oder mittels Befestigungselementen 12.4 angebracht sein. Ferner ist ein Kontrollelement 12.5 z.B. in Form eines Leuchtelementes oder Tasters an dem Koppelabschnitt vorgesehen, so dass z.B. ein montierter Zustand überprüft werden kann. An den entgegen der Einführrichtung liegenden stirnseitigen Enden der Führungsabschnitte 12.1, 12.2 besitzen diese einen jeweiligen Anschlag 12.6, an den das Verbindungsstück 20 in eingeschobenem Zustand mit einem Gegenanschlag 20.3 in Anlage kommt, so dass sich ein definierter Sitz ergibt. Auch das Verbindungsstück 20 ist mit Führungsabschnitten 20.1, 20.2 ausgestattet, die komplementär zu den Führungsabschnitten 12.1, 12.2 des Koppelabschnittes 12 ausgestaltet sind. Zum Anbringen auf einer Unterlage bzw. einem Träger ist das Verbindungsstück auf seiner von dem Sensorgehäuse 11 abgekehrten Außenseite mit einem Klebeverbinder 25 versehen, dessen Klebefläche im nicht gebrauchten Zustand mit einer entfernba ren Schutzfolie abgedeckt ist. Für verschiedene Montagemöglichkeiten können unterschiedliche Verbindungsstücke 20 vorgesehen sein, die jeweils gleiche Verbindungsabschnitte zur Anbringung an dem Koppelabschnitt 12 aufweisen, aber verschiedene Befestigungsabschnitte zum Anbringen an dem Träger, beispielsweise für eine Schraubverbindung, eine Gurtvenbindung, eine Einhängevenbindung oder eine Klettverbindung oder dgl.
Für die Datenübertragung zwischen den Sensoren und dem Basisgerät 33 bzw. 40 ist vorteilhafterweise eine Funkverbindung vorgesehen, mit der, im Gegensatz beispielsweise zu einer Infrarotverbindung, die prinzipiell auch in Frage kommen könnte, keine Sichtverbindung erforderlich ist. Ein störsicheres Übertragungsverfahren wird durch kombinierte Modulationsverfahren erreicht. Um bei geringer Sende- bzw. Empfangsleistung auch größere Reichweiten von z.B. einigen 10 m in geschlossenen Räumen wie Industriehallen oder Rechenzentren überbrücken zu können, sind zumindest einige Sensoren neben ihrer Sensorfunktion mit einer Art Relaisfunktion bzw. Routerfunktion zum Empfang von Daten eines anderen Sensors und Weiterleiten desselben zu einem weiteren Sensorknoten oder zu dem Basisgerät 33, 40 ausgebildet. Die Daten werden verschlüsselt und abhörsicher gesendet. In die Datenübertragung können durch entsprechende Anpassung der Protokolle und Kennungen die weiteren Sensoren für die schaltschrankfremden Messgrößen eingebunden wenden, so dass vermittels der Schaltschranküberwachungseinrichtung 1 dem Anwender die Möglichkeit eröffnet wird, auch weitere Überwachungsfunktionen seiner Industrieanlage oder eines Rechenzentrums zu erfüllen. Die Verwaltung in dem Basisgerät bzw. den weiteren Komponenten der zentralen Einheit 30 ist vorteilhafterweise in Verbindung mit dem Sensornetzwenk selbst organisierend ausgebildet. Dabei besteht eine besondere Ausgestaltung darin, dass eine Kontrolleinrichtung für eine Ortsveränderung von Sensoren oder damit ausgestatteten Gerätekomponenten vorgesehen ist.
Für die Funkübertragung sind in den verschiedenen Funk-Modulen Funk-Sender-Empfängereinheiten, Steuereinheiten, nicht flüchtige Speicher für die Hinterlegung relevanter Daten, Sende- bzw. Empfangsantenne, Energieversorgung und gegebenenfalls Taster in einem Gehäuse beispielsweise aus Kunststoff untergebracht. Der nicht flüchtige Speicher dient der Aufnahme von Produktionsdaten, Identifikationsnummern und Adressinformationen des Basisgerätes und kann in einem Controller integriert sein.
Auch das Basisgerät 33, 40 weist eine Funk-Sende-Empfangseinheit, eine Steuereinheit und einen nicht flüchtigen Speicher in einem Gehäuse, beispielsweise aus Kunststoff auf. An dem Gehäuse sind Taster und Leuchtanzeigen angeordnet. Die Sende- bzw. Empfangsantenne ist integriert oder aufgesteckt. Auch kann an demselben Basisgerät ein zweiter Anschluss für eine zweite Antenne angebracht sein, so dass die eine Antenne innerhalb und die andere außerhalb des Schaltschrankes 2 angeordnet werden kann. Die Energieversorgung des Basisgerätes erfolgt über den Anschluss zu der Verarbeitungseinheit 34 oder aber eine separate Energieversorgung über einen Versorgungsspannungseingang beispielsweise für den Fall, dass das Basisgerät nicht an die Verarbeitungseinheit 34 angeschlossen ist und eine Repeater-Funktion übernimmt. Auch hierbei dient der nicht flüchtige Speicher der Aufnahme von Produktionsdaten, Identifikationsnummer sowie außerdem variierbarer Konfigurationsdaten der Sensoren. Die Firmware des Basisgerätes ist über eine Schnittstelle zu der Verarbeitungseinheit 34 aktualisierbar.
Die Funk-Übertragungs-Parameter beinhalten grundsätzlich eine bidirektionale Übertragung für einen Handshake. Mess- und Statuswerte werden übertragen, wenn sich Änderungen ergeben. Für die Funktionsüberwachung insbesondere der Sensoren werden in Zeitabständen kürzer als eine Stunde, beispielsweise etwa alle 10 Minuten, Meldungen gesendet.
Die durch zwischengeordnete Sensoren gebildeten Funk-Knoten sind vorzugsweise mit integrierter Batterie ausgestattet. Alternativ können auch Wandlereinheiten vorgesehen sein, die z.B. Licht oder Wärme in elektrische Energie für den Betrieb der Sensoren wandeln. Die Spannungsversorgung des Basisgerätes 33 bzw. 40 wird überwacht. Fällt die Versorgungsspannung von z.B. 24V auf einen Wert von z.B. unter 16V ab, erfolgt eine Meldung an die Verarbeitungseinheit 34. Die Batteriekapazität der Funk-Knoten ist z.B. für 5 oder 10 Jahre wartungsfreien Betrieb ausgelegt. Die Batteriekapazität im Funk-Modul wird überwacht und es wird rechtzeitig eine Meldung über nachlassende Kapazität an das Basisgerät abgegeben.
Außerdem ist vorgesehen, dass Funk-Protokolle wiederholt werden, wenn festgestellt wird, dass sie fehlerhaft übertragen werden oder verloren gegangen sind. Die Datenübertragung erfolgt verschlüsselt, um ein Abhören zu verhindern.
Das Basisgerät 33, 40 ist so ausgebildet, dass es in einen Anlernmodus geschaltet werden kann. Dies geschieht durch längeren Tastendruck, wonach der Anlernmodus angezeigt wird. Durch einen Tastendruck an dem dann zugeordneten, anzulernenden Sensor verbindet sich dieser mit der Basisstation in Form eines Basisgerätes, indem ein spezielles Funknachricht(Broadcast)-Paket gesendet wird, auf das das Basisgerät antwortet und dem Funk-Modul seine Adresse bekannt gibt. Das Funk-Modul speichert die Adresse des Basisgerätes in seinem Festspeicher. Das Basisgerät ist vorteilhaft so ausgebildet, dass neue Sensoren als Konfigurationsänderung an die Verarbeitungseinheit 34 weitergemeldet werden. Durch erneuten langen Tastendruck wird das Basisgerät wieder in den Normalbetrieb versetzt, in dem die Broadcast-Pakete der Funk-Module ignoriert werden. Der Anlernvorgang wird von der Verarbeitungseinheit 34 gesteuert, so dass die Verarbeitungseinheit auch die Entscheidung trifft, ob ein neuer Sensor von dem Basisgerät akzeptiert und in die Verwaltung aufgenommen wird oder nicht. Außerdem ist vorgesehen, dass bei dem Anlernvorgang über ein gesichertes Verfahren Schlüssel ausgetauscht werden, mit denen die Vertraulichkeit und Authentizität der Funk-Protokolle gewährleistet werden. Die Datenübertragung ist so abgesichert, dass Funk-Module, die nicht explizit an dem Basisgerät angelernt wurden, von dem Basisgerät ignoriert werden. Die Imitierung oder Wiederholung von Funk-Paketen anderer Sensoren wird von dem Basisgerät 33, 40 abgefangen.
Die Netzstruktur kann so ausgelegt sein, dass nur direkte Verbindungen der Funk-Module zur Basisstation möglich sind. Vorzugsweise ist die Netzstruktur aber so ausgelegt, dass mit den durch die zwischengeordneten Sensoren gebildeten Funk-Knoten auf der gleichen Hardware-Basis sogenannte Multi-Hop-Netzwerke mit baumförmiger Struktur aufgebaut werden können. Für den Fall, dass das Basisgerät nicht mit der Verarbeitungseinheit 34 in Verbindung gebracht ist, kann sie über eine Fronttaste in einen Repeater-Betrieb versetzt werden, so dass es Funk-Protokolle der Verarbeitungseinheit 34 weiterleiten kann. Auch unter Verwendung von als Repeater arbeitendem Basisgerät 33, 40 kann das System multi-hop-fähig gestaltet sein. Für ein Routing kann ein sogenanntes Cluster-Tree-Verfahren vorgesehen sein. Außerdem ist das System vorteilhaft so vorbereitet, dass nicht nur das Basisgerät sondern alle Funk-Module mit Multi-Hop- und Routing-Fähigkeit ausgestattet sind. Ferner ist die Ausbildung derart, dass die Route des Basisgerätes 33, 40 über das Routing-Verfahren bestimmt wird, ohne dass in den einzelnen Funk-Modulen die Adressen der zur Verfügung stehenden Router fest konfiguriert sein muss.
Sowohl das Basisgerät 33, 40 als auch die als Funk-Module arbeitenden Sensoren bzw. gegebenenfalls auch Aktoren erhalten einen eindeutigen Identifikationscode und einen eindeutigen Code als Typbezeichnung. Die Identifikationsnummern bzw. der Identifikationscode werden während der Fertigung vergeben und in dem nicht flüchtigen Speicher abgelegt.
Wenn keine Daten übertragen werden, geben die Funk-Knoten selbstständig im Abstand von z.B. 10 Minuten eine Meldung ab, so dass das Basisgerät 33, 40 die Funktion des Funk-Moduls überwachen kann. Wird von einem Funk-Modul zu der erwarteten Zeit keine Meldung mehr empfangen, gibt das Basisgerät eine Zeitablauf-Mcldung an die Verarbeitungseinheit 34 weiter.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass sich die Funk-Module untereinander synchronisieren können, indem das Basisgerät in regelmäßigen Abständen ein Zeitsignal aussendet, das zur Einstellung der Zeitabgabe-(Timer-)Bausteine der Funk-Module genutzt wird. Das von dem Basisgerät ausgesendete Zeitsignal wird bei Multi-Hop-Netzwerken von den als Repeater arbeitenden Funk-Knoten weitergereicht.
Besondere Merkmale der Sensoren bestehen darin, dass der Digitaleingangs-Sensor ein extern aufgeschaltetes potentialfreies Digitalsignal weitermeldet. Vorteilhaft ist der Sensor umschaltbar zwischen normal offen und normal geschlossen. Die Umschaltung wird softwaremäßig umgesetzt und ist wohl auf Seite des Sensors als auch des Basisgerätes einstellbar. Bei dem Funk-Modul kann die Umschaltung auch auf andere Weise erfolgen. Abhängig von der Einstellung normal offen oder normal geschlossen ist der geschlossene bzw. geöffnete Zustand der Alarmzustand. Der Alarmzustand wird sofort registriert und schnellstmöglich gesendet. Geht das Signal auf den Normalzustand zurück, kann die Auswertung und Weitermeldung mit einer Verzögerungszeit von z. B. einigen 10 Sekunden erfolgen. Durch geeignete Schaltungstechnik ist sichergestellt, dass ein ausreichend großer Prüfstrom zur Auswertung des potentialfreien Eingangs genutzt wird, ohne die Batteriekapazität zu stark zu belasten.
Der Vandalismus-Sensor 50.5 ist vorteilhaft so ausgelegt, dass er auf Vibrationen reagiert und bei Überschreitung eines Grenzwertes einen Alarm meldet. Bei Vibrationen werden Digitalimpulse geliefert, die aufaddiert und auf einen einstellbaren Grenzwert überprüft werden.
Bei dem Zugangs-Sensor 50.6 handelt es sich um einen solchen mit Digitaleingang, der z.B. mit einem Reed-Kontakt beschaltet wird. Funktional verhält sich der Sensor wie ein Digitaleingangs-Sensor. Alarmzustand herrscht, wenn die Tür geöffnet ist, d.h. der Magnet sich nicht in der Nähe des Reed-Kontakts befindet. Auch kann die Auswertung mittels Hall-Sensor erfolgen, der sehr energieeffizient arbeitet.
Bei der Verriegelung mit Prioritätsfunktion (Masterkey-Verriegelung) erfolgt die Freigabe in energiesparender Weise und ein elektronischer Taster, eine zweifarbige Status-LED sowie ein Funk-Modul und eine Batterie sind integriert. Ein Freigabe-Knopf ist so ausgeführt, dass er immer betätigt werden kann und dabei ein elektronisches Signal ausgibt, das von dem Funk-Modul ausgewertet wird, um eine Freigabe-Anfrage an das Basisgerät 33, 40 zu erzeugen sowie ein optisches Signal auszugeben. Der Freigabe-Knopf betätigt im Normalzustand nicht den Verriegelungshebel. Das Funk-Modul wartet nach dem Aussenden der Freigabeanfrage auf eine Rückmeldung von dem Basisgerät 33, 40, das meldet, ob die Tür entriegelt werden darf oder nicht. Falls nicht, wird dies z. B. durch ein rotes Dauerlicht für einige Sekunden angezeigt. Falls ja, wird dies z. B. durch ein grünes Dauerlicht für einige Sekunden angezeigt und die Verriegelung umgeschaltet, so dass durch erneuten Druck auf den Freigabeknopf der Verriegelungshebel mechanisch betätigt werden kann. Falls die Basisstation unerwartet nicht antwortet, wird dies für einige Sekunden z. B. durch rotes Blinken gemeldet.
Bei einem Tastenfeld der Zugangskontrolleinheit 3 erfolgt eine optische Rückmeldung bei Tastendruck z. B. über eine Leuchtdiode. Die eingegebene Zahlenfolge wird zwischengespeichert und nach Druck auf die Eingabetaste übertragen. Ein Druck auf eine Rücksetztaste setzt die zwischengespeicherte Zahlenfolge zurück. Alternativ kann jeder Tastendruck übertragen werden und die Zusammenstellung zu einer kompletten Zahlenfolge in dem Basisgerät erfolgen.
Bei dem Spannungs- und/oder Strom-Sensor 50.7 erfolgt die Versorgung über einen Spannungseingang, wobei die Versorgung vorteilhaft gepuffert ist, so dass das Funk-Modul auch dann noch einige Zeit arbeiten kann, wenn die Versorgungsspannung ausfällt. Optional ist eine zusätzliche Strommessung integriert.
Zu einer energiesparenden Ausbildung der Sensoren, der Netzknoten bzw. Einheiten, insbesondere deren Sender- und Empfängerteile, trägt auch ein besonderes Modulationsverfahren bei, das zudem einen vereinfachten Aufbau der Sender- und Empfängerteile mit analogen Elementen ermöglicht und eine sichere Datenübertragung unterstützt. Bei dem Modulationsverfahren werden an sich etablierte Methoden mit einer Mischung aus Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation unter Bandspreizung (Chirp Spread Spectrum) kombiniert, die das Signal insbesondere gleichmäßig über das komplette Übertragungsband von in der Regel 2,4 GHz verteilt. So kann eine digitale Signalverarbeitung umgangen werden. Während bei derzeit üblichen Modulationen störende Signal-Echos aufwändig digital herausgerechnet werden, wird bei diesem Modulationsverfahren das gesamte Übertragungsband (2,4 GHz) breitbandig mit Chirp-Impulsen erfüllt, wodurch Verluste in sich löschenden Signalbereichen (Fading) durch Gewinne in Bereichen konstruktiver Überlagerung mittels eines speziellen SAW (Surface Acoustic Wave) kompensiert werden. Dies gelingt bei den hier vorliegenden geringen Datenraten vorteilhaft ohne störende Intersymbolinterferenzen. Die Empfangsgüte hängt dabei nur wenig von der Aufstellung der Antenne ab, man muss sie nicht versetzen, um (wie bei analogen AV-Funk-Brücken) blinde Empfangspositionen zu meiden. Echo-Kompensation und aufwändige Hardware-Signalverarbeitung werden vermieden. Das Modulationsverfahren und die damit verbundene Technik ergeben einen geringen Energieverbrauch und dabei relativ hohe Reichweiten. Im Empfangsbetrieb kommt die Datenübertragungstechnik z.B. mit einem maximalen Strom von 11 mA aus, zum Senden wird z. B. nur ein Strom von 50 mA benötigt. Dabei wird in den relativ langen „Schlaf"-Phasen, da die Daten unter Kontrolle der Sensorsteuerung üblicherweise nicht fortlaufend, sondern nur sporadisch übertragen werden, nur ein Strom von etwa 1 μA verbraucht. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer der Batterie über Jahre unterstützt.
Zur Unterstützung bei der Inbetriebnahme der Schaltschranküberwachungseinrichtung 1 ist z. B. ein Feldstärke-Messgerät vorgesehen, das die Verbindungsqualität zwischen den Funk-Modulen und dem Basisgerät bzw. einem erreichbaren Repeaten-Modul misst, bewertet und als prozentualen Wert darstellt. Damit wird der Anwender in die Lage versetzt, die optimale Position für ein zu installierendes Funk-Modul zu finden.
5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Schaltschranküberwachungseinrichtung 1, bei der die Verbindungsqualität, insbesondere die Übertragungsqualität zwischen den Funk-Modulen und dem Basisgerät bzw. einem erreichbaren Repeater-Modul bewertbar ist. Hierbei wird das Messgerät 70 zum Messen der Übertragungsqualität am Ort eines zu installierenden Sensors statt des Sensors eingesetzt. Das Messgerät 70 weist entsprechend dem betreffenden zu installierenden Sensor eine Antenne 71 auf, die an einem Hochfrequenzteil 72 zur entsprechenden Umsetzung der von einem Verarbeitungsteil 73 kommenden bzw. zu diesem weitergeleiteten Signale angeschlossen ist. Der Verarbeitungsteil 73, beispielsweise ein Mikrocontroller oder eine andere integrierte Schaltung, ist des Weiteren mit einer Eingabeeinheit 74, beispielsweise Taster, sowie mit einer Anzeigeeinheit 75, etwa einer 7-Segment-LED-Anzeige oder LCD-Anzeige oder dgl. verbunden. Ferner weist das Messgerät 70 eine Versorgungseinheit 76 für die Stromversorgung der elektrischen Schaltungskomponenten auf.
Das Messgerät 70 steht über die Antenne 71 mit der Basisstation 33 über deren Ein-Ausgabe-Einheit bzw. Sende-/Empfangseinheit in Verbindung, wie vorstehend beschrieben. Ferner können der Basisstation 33 bereits Sensoren 50.1, 50.2 einer Sensoranordnung 50 über eine Funk-Übertragungsstrecke 7 zugeordnet sein, wobei auch Repeater-Funktionen und Routerfunktionen vorgesehen sein können, wie vorstehend erläutert. In einer Verarbeitungseinheit 34, beispielsweise einem Mikrocontroller oder einer anderen geeigneten integrierten Schaltungseinheit, werden nicht nun die von den Sensoren empfangenen Daten ausgewertet, sondern auch die mit dem Messgerät 70 über die betreffende Funkstrecke 7 ausgetauschten Daten verarbeitet sowie ein Anlernmodus für das Messgerät 70 an der Basisstation 33 und ein Anmeldemodus gesteuert. Hierzu sind entsprechende Programmerweiterungen in der Verarbeitungseinheit 34 vorgesehen. Mittels der so aufgebauten Messeinrichtung 8 mit dem mit der Basisstation 33 in Verbindung bringbaren Messgerät 70 kann die Verbindungsqualität an unterschiedlichen Positionen von zu installierenden Sensoren zuverlässig gemessen werden. Zwischen der Basisstation 34 und dem Messgerät 70 können dabei gegebenenfalls Repeater-Module oder Router-Module vorgesehen sein, um auch deren Auswirkungen überprüfen zu können.
Mit dem Messgerät 70 wird also die Inbetriebnahme von Funk-Modulen unterstützt, wobei die Verbindungsqualität zu der Basisstation 33 oder 40 bzw. zu einem erreichbaren Repeater-Modul gemessen, bewertet und z. B. als prozentualer Wert einer optimalen Übertragung dargestellt wird. Damit wird der Anwender in die Lage versetzt, auf einfache Weise die optimale Position für das zu installierende Funk-Modul bzw. den zu installierenden Sensor mit dem darin eingebauten Funk-Modul zu finden. Das Messgerät 70 wird ähnlich wie der betreffende Sensor an der Basisstation 33 bzw. 40 angelernt und beurteilt die Verbindungsqualität zu dieser Basisstation. Die Verbindungsqualität wird beispielsweise anhand einer Bitfehlerrate bestimmt. Die Messergebnisse werden an der Anzeigeeinheit 75 dargestellt.
Bei einer Ausgestaltung der Messeinrichtung 8 ist vorgesehen, dass das Messgerät 70 zur Beurteilung der Verbindung zu der Basisstation 33 bzw. 40 über einstellbare Zeitintervalle eine Aufzeichnung und Speicherung der Verbindungsqualität bewirkt. Als Zeitintervalle sind z. B. eine Minute, 10 Minuten, eine Stunde, 12 Stunden und drei Tage wählbar, wobei diese Zeitintervalle fest oder mittels eines Programms vorgegeben oder veränderbar sind. Auch andere Zeitintervalle sind denkbar, wobei aber unterschiedlichen Einsatzzwecken des Schaltschranks bzw. der Schaltschrankan- Ordnung Rechnung getragen werden soll und wählbare Zeitintervalle in der angegebenen Größenordnung einer und/oder mehrerer Minuten, einer und/oder mehrerer Stunden und auch eines und/oder mehrerer Tage von Vorteil sein können. Die Anzahl von in einem Zeitintervall gesendeten Mess-Telegrammen kann je nach Zeitintervall oder Messanforderung unterschiedlich sein. Das Messintervall wird vorteilhaft mit einer Verzögerung von z. B. mindestens 10 Sekunden, beispielsweise mindestens einer halben Minute oder Minute gestartet, so dass nach der Konfiguration des Messintervalls und vor Beginn der Messung das Messgerät 70 noch in die vorgesehene Position gebracht werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass nach Abschluss einer Messung das Ergebnis eine Zeit lang optisch dargestellt wird und sich anschließend das Messgerät 70 automatisch abschaltet. Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass nach einem kurzen Tastendruck an der Eingabeeinheit 74 das letzte Messergebnis wieder abrufbar ist.
Des Weiteren kann das Messgerät so ausgestaltet sein, dass eine sogenannte Live-Messung durchführbar ist, in der in schneller Folge Messungen durchgeführt werden (z. B. 5 bi 100 Messungen pro Sekunde) und das Messergebnis laufend optisch oder akustisch dargestellt wird.
Damit das Messergebnis vergleichbar ist mit dem Betrieb des einzusetzenden Sensors, sind die Sendeleistung, Empfangsleistung, die Routingfunktion und dgl. ausgelegt wie bei den einzusetzenden Sensoren. Falls es den Sensoren möglich ist, die Route mit der besten Verbindungsqualität zu wählen, ist das auch bei dem Messgerät 70 so vorgesehen.
Das Messgerät 70 ist vorteilhaft in das gleiche Gehäuse wie der Sensor integriert, beispielsweise der Temperatur-, Feuchte- und Zugangssensor, wobei das Gehäuse die gleichen Befestigungsstrukturen und Möglichkeiten besitzt. Damit wird erreicht, dass die Messung der Verbindungsqualität an exakt der Stelle erfolgt, in der auch der Sensor später betrieben wird. Auch die Position und Lage der Antenne im Gehäuse des Messgerätes 70 entspricht derjenigen des betreffenden Sensors, wobei die Sensoren vorzugsweise ebenfalls gleiche Gehäuse sowie Position und Lage der Antenne aufweisen.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung einer Messung mit der Messeinrichtung 8. Nach einem Start A der Messeinrichtung wird die Basisstation in einem Schritt S1 über einen Tastendruck beispielsweise an der Eingabeeinheit 74 in den Anmelde-Modus gesetzt. In einem anschließenden Schritt S2 wird das Messgerät über Tastendruck an der Basisstation angemeldet. In einem Schritt S3 wird das letzte Messergebnis dargestellt, beispielsweise als prozentualer Anteil einer optimalen Messung mit einer Ziffer zwischen 0 und 9.
In einem Schritt S4 wird die Dauer der Messung durch Wahl eines Zeitintervalls durch Tastendruck an dem Messgerät 70 eingestellt, z. B. über eine Ziffernanzeige 1 bis 5, beispielsweise eine Minute, 10 Minuten, eine Stunde, 12 Stunden, 3 Tage. In einem Schritt S5 wird nach dem Start einer Messung eine Verzögerungszeitspanne von 30 Sekunden (Pause) bis zum Beginn der Messung vorgegeben.
Mit dem Beginn der Messung in einem Schritt S6 sendet das Messgerät 70 für die Dauer der Messung fortlaufend oder in bestimmten Zeitabständen Test-Datenpakete an die Basisstation 33, 40, gegebenenfalls über Repeater-Module, falls nicht direkt erreichbar, und wertet die Rückmeldung der Basisstation 33, 40 aus.
Nach Ablauf der Messung in einem Schritt S7 wird das Ergebnis z. B. durch eine prozentuale Angabe über die Ziffern 0 bis 9 dargestellt, wobei z. B. 0 bis zu 10 %, 2 um 20 %,..., 9 um 90 % bis 100 % oder nahezu 100 % erfolgreich zugestellte Test-Pakete in dem Messgerät 70 bedeuten.
In einem Schritt S8 schaltet sich das Messgerät 70 automatisch oder bei alternativer Ausbildung auf eine Betätigung durch den Benutzer hin ab. Bei erneutem Tastendruck in einem Schritt S9 am Messgerät 70 beginnt die Messeinrichtung 8 eine erneute Messung mit dem Schritt S3.
Beispielsweise durch einen langen Tastendruck an der Eingabeeinheit 74 des Messgerätes 70 oder andere Codierung kann die Anmeldung an der Basisstation 33 bzw. 40 wieder aufgehober werden. Eine entsprechende Aufhebung kann auch bei Überschreitung eines vorgegebenen Zeitlimits ausgelöst werden. Nach Aufheben der Anmeldung kann eine erneute Messung durch einen Start A mit Schritt S1 eingeleitet werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Messeinrichtung 8 kann vorgesehen sein, dass während einer Messung im Verlauf eines Zeitintervalls Zwischenergebnisse durch den Empfang von Teil-Test-Datenpaketen dargestellt werden.

Claims

Schaltschranküberwachungseinrichtung mit mindestens einer in einer Schaltschrankanordnung (2) angeordneten Basisstation (33, 40) und mindestens einem mit dieser in drahtlose Datenübertragungsverbindung zu bringenden Sensor einer Sensoranordnung (50) zum Überwachen von eine Schaltschrankfunktion betreffenden Größen, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein anstelle eines Sensors (2) einsetzbares Messgerät (30) vorgesehen ist, mit dem vorgegebene oder vorgebbare Signale an die Basisstation (33, 40) aussendbar und von dieser empfangbar sind, und dass das Messgerät (30) einen Verarbeitungsteil (34) mit einer Bewertungsvorrichtung aufweist, mit der die Verbindungsqualität an einer für einen Sensor vorgesehenen Position messbar und eine Information zur Verbindungsqualität aufbereitbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (30) an der Basisstation (33, 40) anlernbar ist, wozu diese in einen Anlernmodus umstellbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (30) eine optische und/oder akustische Anzeige (75) aufweist, mit der die aufbereitete Information zur Verbindungsqualität darstellbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation (33, 40) zur Durchführung der Messung der Verbindungsqualität in einen Anmeldemodus setzbar ist, in dem das Messgerät (30) an der Basisstation (33, 40) durch Betätigung eines Auslöseelements an dem Messgerät (30) anmeldbar ist, und dass der Anmeldemodus des Messgeräts (20) an der Basisstation (33, 40) für ein vorgegebenes oder vorgebbares Zeitintervall bestehen bleibt und danach automatisch aufgehoben wird oder dass der Anmeldemodus durch Betätigung des Auslöseelementes oder eines anderen Auslöseelementes aufhebbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass verschieden lange Zeitintervalle für die Messung einstellbar sind und/oder dass unterschiedliche Anzahlen von Teilmessungen innerhalb eines Zeitintervalls einstellbar sind.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Live-Messung vorgebbar ist, bei der in schneller Folge mehrere Messungen pro Sekunde ausführbar sind.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zeit nach Anmeldung des Messgeräts (30) an der Basisstation (33, 40) bis zum Beginn der Messung eine Verzögerungszeitspanne vorgegeben oder vorgebbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Messgerät (30) nach Ablauf des Zeitintervalls selbsttätig abschaltet.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (30) derart ausgebildet ist, dass nach Ablauf der Messung das Messergebnis selbsttätig dargestellt wird.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messgerät (30) eine Speichervorrichtung vorhanden ist, in der das Messergebnis abspeicherbar und aus der es auf Anforderung durch den Benutzer abrufbar ist.
Schaltschranküberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf eines Zeitintervalls eine erneute Messung aufgrund einer Anforderung vom Messgerät (30) aus ohne erneute Anmeldung einleitbar ist.
Schaltschrankeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung derart ausgeführt ist, dass während einer Messung in einem Zeitintervall mehrere Test-Datenpakete direkt zwischen Messgerät (30) und Basisstation (33, 40) oder über mindestens ein Repeater-Modul zu der Basisstation (33, 40) hin und von dieser zurück zum Messgerät (30) übertragen werden und dass sich die Bewertung auf alle übertragenen Test-Datenpakete oder nur einen Teil der Test-Datenpakete erstreckt, wobei die Bewertung der Übertragungsqualität auf der Basis einer Bitfehlerrate erfolgt.
Schaltschrankeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Übertragungsverfahren, Sendeleistung und Empfangsleistung während der Messung mit dem Messgerät (30) entsprechend dem Betrieb des einzusetzenden Sensors gewählt sind und dass die äußere Gestaltung des Messgerätes (30) in der Weise ausgebildet ist, dass es in ein entsprechendes Gehäuse wie der betreffende Sensor integriert ist und eine gleiche Befestigungsvorrichtung besitzt.