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Die vorliegende Erfindung betrifft die Anbindung einer Melde- und Testeinrichtung einer Sicherheitsbeleuchtungsanlage an ein Gebäudeleitsystem.
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Sicherheitsbeleuchtungsanlagen werden durch zahlreiche Normen und Richtlinien beschrieben und festgelegt, die von Einsatzgebiet zu Einsatzgebiet und von Land zu Land ihre Besonderheiten und ihre ganz eigenen Ausgestaltungen haben. In diesem Zusammenhang weithin beachtete Normen sind die EN 50171, die DIN 43534 und die DIN VDE 0510, die häufig noch von berufsgenossenschaftlichen Vereinigungen durch Vorschriften zur Unfallverhütung ergänzt werden.
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Gebäude und Bauwerke, insbesondere Gebäude und Bauwerke mit einem öffentlichen Charakter und öffentliche Gebäude, wie Hotels, Kreuzfahrtschiffe, Kongresszentren, Veranstaltungsräume, Stadien, Museen und Theater sowie größere Verwaltungsgebäude, z. B. Gerichte, sind mit Sicherheitsbeleuchtungsanlagen auszustatten, damit in einem Notfall, wie einem Brand, Personen aus dem Gefahrenbereich evakuiert werden können, insbesondere wird gefordert, dass während der Evakuationsphase Fluchtwege ausreichend ausgeleuchtet sind.
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Stand der Technik
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Wie steuerungstechnisch unter Verwendung der allgemeinen Energieversorgungsleitungen für die Notlichtleuchte eine Versorgung bei unterbrochener Allgemeinversorgung sichergestellt werden kann, sofern die Einzelleuchten jeweils nicht einzeln versorgt, also nicht mit Einzelbatterien ausgestattet sind, lässt sich beispielhaft der
DE 10 2007 062 999 B3 (Patentinhaber: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 21.12.2007), der
DE 10 2007 062 957 A1 (Anmelder: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 21.12.2007) und der
AT 506 780 A1 (Anmelder: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 19.12.2008) entnehmen, die wiederum weitere Literaturnachweise aufführen. Die jeweilige Sicherheits- bzw. Fluchtwegsleuchte lässt sich in einer Ausgestaltung als Einzelbatterieleuchte betreiben. In den vorteilhafteren Montagevarianten wird auf eines der zuvor benannten Steuerungs- und Energieversorgungsverfahren zurückgegriffen. Die aus der Patentliteratur bekannten Verfahren werden häufig auch unter dem Schlagwort „Mischbetriebstechnik” oder „Mischbetriebsverfahren” zusammengefasst.
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Hierbei sind einzelne Teile der Notlichtbeleuchtungsanlage häufig mit einem oder mehreren Mikrokontrollern ausgestattet. Ein seit langem immer wieder gerne eingesetzter Mikrokontroller ist ein Mikrokontroller, der der Familie MCS-51 zugerechnet werden kann. Natürlich können auch leistungsfähigere Mikrokontroller genauso wie Mikroprozessoren als Steuerungskern der Notlichtbeleuchtungsanlage eingesetzt werden. Die Gebäudeleitwerktechnik umfasst häufig einen ähnlichen Mikrokontroller oder Mikroprozessor.
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Die
EP 2 081 415 B1 (Patentinhaber: RP-Technik e. K.; Anmeldetag: 09.01.2008) widmet sich dem Problem, eine grafische Darstellung der Notlichtbeleuchtungsanlage mit üblichen Softwarewerkzeugen zu ermöglichen und schlägt ein Verfahren vor, durch das auf übliche HTML-Darstellungswerkzeuge wie Internet-Browser zurückgegriffen werden kann. Mit der dort beschriebenen Lehre werden die künstlich geschaffenen proprietären Grenzen zwischen den unterschiedlichen Steuerungs- und Überwachungssystemen und -softwaren verschiedener Hersteller durchlässiger. Von jedem beliebigen Rechner aus, der über eine Internet-Browser-Software verfügt, kann eine nach
EP 2 081 415 B1 ausgestattete Notlichtbeleuchtungsanlage sichtbar, wartbar und überwachbar gemacht werden.
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Es wird auf die zuvor genannten Druckschriften verwiesen, um einen allgemeinen Überblick zu üblichen Begriffen, Terminologien und Schaltungsarten von Notlichtbeleuchtungsanlagen zu erhalten. Der Offenbarungsumfang der zuvor genannten Druckschriften wird vollinhaltlich an Stelle einer ausführlichen Beschreibung jedes üblichen Begriffs der Notlichtbeleuchtungstechnik in die vorliegende Beschreibung inkorporiert.
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Tatsächlich propagieren viele Hersteller von Notlichtbeleuchtungsanlagen genauso wie von Gebäudeleitsystemen ihre proprietären Kommunikationsprotokolle, sodass ein Ausweichen auf Komponenten anderer Hersteller erschwert wird.
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Beispielhaft sei die
DE 196 11 161 A1 (Anmelderin: AEG EWS Stromversorgungen Sörnewitz GmbH; Anmeldetag: 21.03.1996) benannt, die ein Local Operating Networks (ION) zwischen den einzelnen Leuchten und sonstigen Knoten der Notlichtbeleuchtungsanlage aufbauen will. Hierzu wird jeder Knoten, das bedeutet jede Leuchte, mit einem Neuron-Chip ausgestattet. Ein zentraler Server wird als Steuerungsrechner bzw. als Zentralrechner eingesetzt. Anstelle eines Mikrokontrollers wird in der Druckschrift
DE 196 11 161 A1 vorgeschlagen, einen PC zu verwenden. Das damit einhergehende Protokoll ist ein LONTalks-Protokoll.
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Die
US 2009/149973 A1 (Anmelderin: TLC Integration LLC; Anmeldetag: 28.01.2008) will ein BACnet als Kommunikationsprotokoll einsetzen, an dem ein Kommunikationskontroller anzuschließen ist, damit über ein LAN eine Kommunikation mit einem Server aufgebaut werden kann. Die Druckschrift
US 2009/149 973 A1 ist ein gutes Beispiel für das, was viele Hersteller umsetzen wollen, nämlich auf proprietäre Kommunikationsweisen, in der
US 2009/149 973 A1 ein System nach Johnson Control, zurückzugreifen.
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Für Gebäudeleitsysteme werden in Deutschland gerne Protokolle eingesetzt, die nach dem modBus-System, spezifiziert von der Modbus Organzation, oder nach dem Protokoll SIM-KNX, spezifiziert in der EN 50090 und der ISO/IEC 14543-3, arbeiten. Daneben gibt es zahlreiche weitere Busprotokolle, beispielhaft seien der OpenCAN-Bus und das EMS-Protokoll benannt.
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Aufgabenstellung
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Ein Hersteller von Komponenten für Notlichtbeleuchtungsanlagen, die in öffentlichen Gebäuden verbaut werden können, ist entweder gehalten, sich einem Kommunikationsstandard anzuschließen und damit andere auszugrenzen, wenn die Notlichtbeleuchtungsanlage steuerungstechnisch oder überwachungsmäßig in ein Gebäudeleitsystem einbindbar sein soll, oder als Alternative kann er den Weg wählen, zahlreiche unterschiedliche Schnittstellengeräte vorzuhalten, um so die Notlichtbeleuchtungsanlage in verschiedene Gebäudeleitsysteme einbinden zu können. Beide Wege sind unerwünscht. Schließt sich der Hersteller von Notlichtbeleuchtungssystemen einem Kommunikationskonsortium an, so hat er Gremienarbeit zu leisten, die ihn von der eigentlichen Tätigkeit – Notlichtbeleuchtungsanlagen weiterzuentwickeln – abhält. Kommt er den Wünschen der Kunden nach, für unterschiedliche Bussysteme Schnittstellengeräte zu entwickeln, droht die Gefahr, dass ständig neue Schnittstellengeräte entwickelt werden müssen, die eventuell nur wenige Male zum Einsatz kommen.
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Es wäre also erstrebenswert, wenn eine kommunikative Anbindung, insbesondere für den Datenaustausch von Überwachungs-, Zustands- und Steuerungsdaten, der Notlichtbeleuchtungsanlage an das System der Gebäudeleittechnik möglich ist, ohne dass der Hersteller der Notlichtbeleuchtungsanlage das vollständige Busprotokoll in dem System der Gebäudeleittechnik kennen muss.
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Erschwerend ist zu berücksichtigen, dass Notlichtbeleuchtungsanlagen als sicherheitskritische Anlagen gelten, die nicht aufgrund von Fehlern in der Datenkommunikation ausfallen dürfen. Die Notlichtbeleuchtungsanlage soll im Fall einer Störung in einen sicheren Funktionszustand gehen, damit sich Nutzer des Gebäudes, in dem die Notlichtbeleuchtungsanlage installiert ist, geordnet in Sicherheit bringen können.
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Der Hersteller von Notlichtbeleuchtungsanlagen steht für eine Fehlerfreiheit seiner Komponenten und dem mit diesen Komponenten aufgebauten System ein, die durch Dritte, wie unabhängige technische Überwachungsvereine, verifizierbar sein soll. Treten bei der Abnahme der elektrischen Anlage Störungen in der Kommunikation auf, so verweigern technische Überwachungsvereine die Freigabe der Anlage und damit die Freigabe des Gebäudes für den Publikumsbetrieb.
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Dem Hersteller der Notlichtbeleuchtungsanlage sind zu einigen proprietären Kommunikationsprotokollen nicht alle Spezifikationen zugänglich, trotzdem soll er für die Fehlerfreiheit der Kommunikation einstehen. Zudem ist häufig nicht einmal dem Elektroinstallationsbetrieb, der die Notlichtbeleuchtungsanlage in einem Gebäude aufbaut, das gesamte System der Gebäudeleittechnik bekannt. Manche Systeme der Gebäudeleittechnik kümmern sich um die Gebäudeklimatisierung genauso wie um die Zugangskontrolle in einzelne restriktive Bereiche. Die Einbindung der Notlichtbeleuchtungsanlage ist für viele gewerksausführende Handwerksbetriebe von nachrangiger Bedeutung, gleichzeitig wollen diese aber auch auf das System der Gebäudeleittechnik zugreifen können.
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Es muss eine Betriebssicherheit der Anlage gewährleistet werden. Häufig soll die Notlichtbeleuchtungsanlage in das System der Gebäudeleittechnik einbindbar sein.
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Erfindungsbeschreibung
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Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird durch eine Schnittstelle nach Anspruch 1 gelöst. Eine solche Schnittstelle kann in einem Bauwerk nach Anspruch 9 verbaut werden. Ein geeignetes Kommunikationsverfahren wird in Anspruch 8 beschrieben. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe trägt bei, dass eine Schnittstelle geschaffen wird, die zwischen einem Gebäudeleitsystem und einer Notlichtbeleuchtungsanlage eine Verbindung herstellen kann. Als Schnittstelle wird eine elektronische oder elektrische Einheit bezeichnet, an der das Gebäudeleitsystem und Teile der Notlichtbeleuchtungsanlage angeschlossen werden können. Idealerweise handelt es sich um ein abgeschlossenes Modul, das als Einheit zwischen den unterschiedlichen Abschnitten der elektrischen Anlage eines Gebäudes angesiedelt werden kann. Die Schnittstelle sollte also ein Gerät sein, das in die Steuerungsanlage eines Gebäudes integriert werden kann. Über die Schnittstelle werden die Daten der Notlichtbeleuchtungsanlage dem Gebäudeleitsystem zur Verfügung gestellt. Die Schnittstelle steht für den Informationsaustausch zwischen den beiden Subsystemen, der Notlichtbeleuchtungsanlage und des Gebäudeleitsystems, parat.
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Für die Förderung des Datenaustauschs umfasst die Schnittstelle einen Speicher. Mit anderen Worten, die Schnittstelle ist mit einem Speicher ausgestattet. Ein solcher Speicher kann ein RAM-Baustein oder auch ein EEPROM sein. Besonders vorteilhaft sind Speicherbausteine, die als dual-ported SRAMs bezeichnet werden. Solche Typen Speicher werden u. a. unter den Typenbezeichnungen CY7C132, CY7C136, CY7C136A, CY7C142, CY7C146 als integrierte Schaltkreise angeboten (Hersteller: Cypress Perform). Alternativ lässt sich die Schnittstelle mit einem EEPROM als Speicher für Daten aufbauen. Der Speicher wird dazu verwendet, dass in ihm Daten des Notlichtbeleuchtungssystems abgelegt werden. Der Speicher archiviert Daten der Notlichtbeleuchtungsanlage. Der Speicher ist ein Datenaustauschbassin. Die in dem Speicher abgelegten Daten lassen sich von dem Gebäudeleitsystem auslesen. Alle Daten, die von einer Hälfte der elektrischen Anlage zu der anderen Seite der elektrischen Anlage gelangen sollen, werden in dem Speicher gepuffert.
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Die Schnittstelle dient dazu, dass eine Kommunikation zwischen zwei Seiten aufgebaut werden kann. Die Kommunikation findet zwischen einem Gebäudeleitsystem und einer Notlichtbeleuchtungsanlage statt. Das Verfahren zur Kommunikation verbindet die Datenströme zwischen einer Notlichtbeleuchtungsanlage und einem Gebäudeleitsystem unter Zuhilfenahme der Schnittstelle. Hierfür hat die Schnittstelle wenigstens einen Speicher, vorzugsweise einen Speicherbereich, der in Unterbereiche unterteilt ist. Der Speicher dient dazu, dass Daten für die Kommunikation von einer Seite auf die andere Seite der Schnittstelle transferiert werden können. Es werden also Daten von der Notlichtbeleuchtungsanlage (die eine Seite) zum Gebäudeleitsystem (die andere Seite) und umgekehrt, übertragen. Hierfür werden die zu übertragenden Daten in dem Speicher abgelegt. In asynchroner Zugriffsweise, insbesondere ohne zeitliche Abstimmung zwischen der Notlichtbeleuchtungsanlage und dem Gebäudeleitsystem, werden die Daten unter Zuhilfenahme des Speichers bearbeitet. In der Notlichtbeleuchtungsanlage gibt es Daten, die für die andere Seite der Schnittstelle bestimmt sind. Diese Daten werden unter Zwischenschaltung des Speichers, also in und aus dem Speicher, transferiert.
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Eine solche Schnittstelle kann in einem Bauwerk verbaut werden. Der Bedarf für Notlichtbeleuchtungsanlagen ist bei öffentlichen Gebäuden (siehe beispielhaft die weiter oben erstellte Zusammenstellung, wo überall Notlichtbeleuchtungsanlagen einzubauen sind) besonders hoch. Solche Gebäude haben eine größere Anzahl Einzelräume, z. B. mehrere Hundert. Über wenigstens einige der Einzelräume erstreckt sich eine elektrische Anlage. Die elektrische Anlage ist in dem Bauwerk aufgebaut. In zumindest einigen der Einzelräume existiert eine Notlichtbeleuchtungsanlage. Zudem umfasst das Bauwerk zumindest in einem Bereich ein elektrisches Bauwerkleitsystem. Der Speicher ist mit einzelnen Zellen realisiert. In Zellen des Speichers sind einzelne Daten aus dem Betrieb der Notlichtbeleuchtungsanlage archivierbar. Der Speicher loggt sozusagen Daten, die im Betrieb der Notlichtbeleuchtungsanlage entstehen. Der Speicher, insbesondere jede einzelne Zelle, sowohl von dem Bauwerkleitsystem wie auch aus der Sicherheitsbeleuchtungsanlage, können adressiert werden. Danach können die Daten ausgelesen werden. Beispielhaft werden die Daten von der Notlichtbeleuchtungsanlage bzw. dem ersten Teil der elektrischen Anlage in dem Speicher abgelegt. Die andere Seite der Anlage darf anschließend die Daten zwar auslesen und so verarbeiten, aber nicht manipulieren oder verändern.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen lassen sich den nachfolgenden Ausführungen entnehmen, die für sich gesehen eigenständige erfinderische Aspekte offenbaren können.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Speicher in zwei Bereiche unterteilt ist. Der Speicher hat sozusagen einen ersten Speicherbereich und einen zweiten Speicherbereich. Die Speicher oder Teile der Speicherbereiche werden in regelmäßigen Abständen adressiert, ausgelesen, „refreshed” oder sonst wie bearbeitet. Die Rate, mit der die Adressierung erfolgt, wird als Zugriffshäufigkeit bezeichnet. Die Zugriffshäufigkeit wird in ein Zeitverhältnis gesetzt, z. B. 500 Speicherzugriffe pro Minute. Die Zugriffshäufigkeit auf einzelne Zellen des ersten Speicherbereichs hat einen anderen Wert, als die Zugriffshäufigkeit auf einzelne Zellen des zweiten Speicherbereichs. Die Zugriffshäufigkeiten jedes Speicherbereichs werden für den ausgewählten Speicherbereich festgelegt. Die Zugriffshäufigkeiten der einzelnen Speicherbereiche variieren untereinander. Während eines abgeschlossenen Zeitraums können die Zugriffshäufigkeiten des einen Speicherbereichs von den Zugriffshäufigkeiten eines anderen Speicherbereichs abweichen. Die Speicher überdauern nur eine gewisse Anzahl Zugriffe. Zum Beispiel werden von einigen Herstellern EEPROM-Speicher häufig mit Zahlen wie 100.000 für garantierte Schreibzugriffe spezifiziert. Werden die Zugriffshäufigkeiten soweit wie möglich reduziert, so steigert es die Lebenszeit der Speicher und damit die Zuverlässigkeit und die Fehlertoleranz der Schnittstelle, folglich des gesamten Notlichtbeleuchtungssystems.
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In der Schnittstelle ist der Speicher durch einen seriellen Bus angebunden. Zumindest eine der Operationen, wie ein Schreiben oder ein Auslesen der Daten, oder sogar beides, in dem Speicher erfolgt über den seriellen Bus. Vorzugsweise ist der Speicher mit wenigstens zwei Ports ausgestattet. Über die Ports ist der Speicher zeitgleich ansprechbar. Es kann ein und die gleiche Zelle sowohl über den einen als auch über den anderen Port zur gleichen Zeit adressiert werden, z. B. ausgelesen werden, also im selben Moment werden die gespeicherten Daten für die andere Seite der Anlage zur Verfügung gestellt. Der Dual-Port erlaubt es, auf die gleiche Zelle von jedem Port aus zeitgleich zuzugreifen. Die Daten stehen beiden Teilen der elektrischen Anlage so zur Verfügung, wie die Notlichtbeleuchtungsanlage bzw. das Gebäudeleitsystem die Daten anfordert. Neben dem seriellen Bus in der Schnittstelle kann die Anbindung des Busses des Gebäudeleitsystems und der Notlichtbeleuchtungsanlage auch in der Form eines seriellen Busses realisiert werden. Solche seriellen Busse sind z. B. die USB-Busse (Universal Serial Bus des Typs 1.0, 1.1, 2.0 und 3.0). Die Schnittstelle vereinfacht sich in ihrer Topologie, wenn der USB-Bus auch intern weitergeführt worden ist. So kann zum Gebäudeleitsystem hin und zur Notlichtbeleuchtungsanlage hin jeweils, zumindest aber auf einer Seite, ein USB-Bus geführt werden, der bis zu dem Speicher der Schnittstelle reicht. Der Speicher vereinfacht sich in diesem Fall auch, wenn ein ASCII-kodierter Speicher für das Ablegen der Daten genutzt wird. Somit kann zusätzlich ein Leitrechner über die USB-Anbindung auf die Daten z. B. aufgrund einer Prüfung der Notlichtbeleuchtungsanlage in der Gestalt von Prüfdaten zugreifen. Zusätzlich oder alternativ können die Daten auf einem Protokolldrucker bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Teil der Schnittstelle ist ein Schaltkreis. Die Schnittstelle hat einen Schaltkreis zur Protokollanpassung. Die Schnittstelle wandelt mit Hilfe des Schaltkreises die Daten des seriellen Busses in ein Protokoll um. Das Protokoll ergibt sich aus dem Protokoll, das in dem Gebäudeleitsystem zur Datenkommunikation verwendet wird. Mit der angesprochenen schaltungstechnischen Realisierung werden der Speicher und die den Speicher steuernde Einheit, wie z. B. ein Mikroprozessor, entlastet. Der Schaltkreis verarbeitet und wandelt die Daten auf dem seriellen Bus in Daten um, die dem im Gebäudeleitsystem vorherrschenden Busprotokoll entsprechen.
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Einer der beiden Ports, vorzugsweise der Port, an dem der Bus für die Datenkommunikation des Gebäudeleitsystems angeschlossen ist, erlaubt nur Zugriffe, die die Daten in dem Speicherbereich oder in einzelnen Zellen nicht permanent verändert. Das kann z. B. dadurch sichergestellt werden, dass ausschließlich Lesezugriffe auf einzelnen Zellen des Speichers erlaubt sind. Die restlichen Zellen eines Speicherbereichs können dabei immer noch manipuliert werden. Natürlich ist es auch vorstellbar, dass ganze Bereiche, also ein gesamter Speicherbereich, für die Veränderung der darin abgelegten Daten gesperrt ist, wenn der Zugriff auf diese Daten von dem Gebäudeleitsystem hervorgerufen worden sein sollte.
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Der Speicher speichert bzw. legt verschiedene Daten des Notlichtbeleuchtungssystems ab. Solche Daten, die besonders interessant für die gesamte elektrische Anlage sind, sind die nachfolgenden Parameter. Es sollten z. B. Daten zu bestimmten Fehlern einzelner Leuchten zur Verfügung stehen. Fallen Leuchten aus, so kann das Ereignis unter Speicherung der Leuchtennummer z. B. mit einem Zeitstempel abgelegt werden. Fällt ein Leuchtmittel in einer Leuchte aus, aber die übrigen Leuchtmittel der Leuchte sind weiterhin betreibbar, so kann ein dementsprechend „leichter” Fehler ebenfalls archiviert werden. Die Fehler lassen sich anhand von Fehlercodes festhalten. Ein weiterer Fehler, der ein besonderes Interesse hervorruft, ist ein Fehler über das elektrische Verhalten in einzelnen Stromkreisen. Solche elektrischen Fehler können z. B. Isolationsfehler oder unzulässige Stromwerte in einzelnen Endstromkreisen sein. Weiterhin ist der Betriebszustand der Notlichtbeleuchtungsanlage wichtig und auch interessant. Es können für die Notlichtbeleuchtungsanlage unterschiedliche Betriebszustände definiert werden. Spannungswerte in der Notlichtbeleuchtungsanlage sind wichtige Kenngrößen. Es können z. B. die Spannungswerte von Netzspannungen oder die Spannungswerte innerhalb der Zentralbatterieanlage ermittelt werden und dann im Speicher abgelegt werden. Ein weiterer Parameter, der immer gerne überprüft wird, ist der Ladungszustand einer Batterie, insbesondere wenn es sich um eine zentralisiert angeordnete, größere Batterie, wie eine Zentralbatterie, oder eine leistungsbegrenzte Batterie, die auch als Gruppenbatterie bezeichnet wird, handelt.
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Die Schnittstelle kann in vielerlei Gestalt aufgebaut sein. Besonders einfach für die Bedienung und das Montieren einer solchen Schnittstelle ist es, wenn die Schnittstelle zusammen mit dem Schaltkreis zur Protokollanpassung ein abgeschlossenes Modul darstellt. In einem Gehäuse können Schnittstelle und der Schaltkreis für die Protokollanpassung untergebracht sein. Das Gehäuse kann vorzugsweise auf einer Hutschiene montiert werden.
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Die Schnittstelle bietet in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung zudem einen Rückkanal. Über den Rückkanal kann wenigstens ein Zustand, vorzugsweise können mehrere Zustände, signalisiert werden. Für den Rückkanal kann ein weiterer Bereich, ein dritter Speicherbereich, vorgehalten werden. Auch dieser Speicherbereich kann über einen seriellen Bus angesprochen werden. Das bedeutet, über eine serielle Kommunikation werden die Werte in dem Speicher ausgelesen und ggf. geschrieben. Die Zustände stehen für einen Beleuchtungszustand. Anhand des oder der Zustände setzt die Notlichtbeleuchtungsanlage einzelne der von ihr betriebenen Leuchten in Betrieb. Das Gebäudeleitsystem ist somit in der Lage, unter Zwischenschaltung bzw. Verwendung des Rückkanals, ausgewählte Leuchten der Notlichtbeleuchtungsanlage an- und auszuschalten.
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Das Bauwerk, in dem eine zuvor beschriebene Schnittstelle verbaut sein kann, kann anhand des Bauwerkleitsystems, des Gebäudeleitsystems, charakterisiert werden. Das Bauwerkleitsystem sollte einen standardisierten Feldbus umfassen. Dies reduziert den Aufwand für den Schaltkreis zur Protokollanpassung. Die Schnittstelle sollte nach einem der zuvor erörterten Aspekte realisiert sein.
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Die Schnittstelle kann sehr gut in Notlichtbeleuchtungsanlagen verwendet werden, die an ein Gebäudeleitsystem angeschlossen werden sollen. Besonders vorteilhafte Notlichtbeleuchtungsanlagen arbeiten in Mischbetriebstechnik. Der Begriff Mischbetriebstechnik bedeutet, dass Leuchten unterschiedlichen Typs, z. B. Dauerlichtleuchten und Bereitschaftslichtleuchten, in den gleichen End- bzw. Zwischenstromkreisen angeschlossen sind, die vorzugsweise durch eine Datenkommunikation auf den Energieversorgungsleitungen ein-, aus- oder umgeschaltet werden können. In einem Endstromkreis gibt es mehrere Leuchten. Einige der Leuchten sind z. B. Dauerlichtleuchten, einige der Leuchten sind Bereitschaftslichtleuchten.
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Das entsprechende Verfahren zum Betrieb einer Schnittstelle wie zuvor beschrieben arbeitet schwerpunktmäßig mit dem Speicher. Das Verfahren greift auf die Möglichkeit zurück, dass mit Speichern, die mehrere Adressports haben, eine Datensammelstelle vorliegt, in der die Daten aktualisiert hineingeschrieben und eventuell sogar gleichzeitig wieder ausgelesen werden können. Die Daten sind permanent vorhanden und können trotzdem fast in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden.
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Die Datenerfassung der Daten der Notlichtbeleuchtungsanlage kann in besonderen Modulen der Notlichtbeleuchtungsanlage erfolgen. Hierzu kann die Schnittstelle eine Melde- und Testeinrichtung umfassen, die als Teil der zentral angeordneten Steuerungsanlage der Notlichtbeleuchtungsanlage ausgestaltet ist. Die Steuerungsanlage ist bevorzugt in einem Schaltschrank der Batterieversorgung, also der Zentral- oder Gruppenbatterieanlage bzw. Batterieanlage mit Leistungsbegrenzung, angeordnet.
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Die Schnittstelle ist so gut strukturiert aufgebaut, dass ggf. nur das Modul, das den Schaltkreis für die Protokollanpassung umfasst, ausgetauscht werden muss, wenn die Schnittstelle an ein anderes Gebäudeleitsystem anzupassen ist. Alle anderen Baugruppen der Schnittstelle können unverändert beibehalten werden. Die Schnittstelle kann als standardisiertes Bauteil oder als standardisierte Baugruppe unverändert beibehalten werden, ggf. muss nur das Modul für die Pegelanpassung bzw. der Busadapter für die Datenkommunikation zum Gebäudeleitsystem angepasst oder ausgetauscht werden. Zudem vereinfacht sich die Synchronisierung zwischen den beiden Seiten der Anlage. Jede Anlagenseite, die Notlichtbeleuchtungsanlage und das Gebäudeleitsystem, können voneinander unabhängig mit den Daten die von ihnen gewünschte Verarbeitung aus- und durchführen. Hierbei ist es egal, wie die einzelnen Zugriffshäufigkeiten aussehen. Jede Seite, die auf den Speicher zugreift, arbeitet mit ihrem ganz eigenen Rhythmus, der nicht durch die jeweils andere Seite der Anlage gestört wird. Sollte das Gebäudeleitsystem ausfallen, so stört das nicht die Notlichtbeleuchtungsanlage. Die Schnittstelle steht wie ein „firewall” zwischen den Teilen der elektrischen Anlage. Fehler und Ausfälle der einen Seite schlagen wegen der Schnittstelle nicht auf die andere Seite durch.
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Besonders vorteilhaft sind die Schnittstelle und das dazugehörige Verfahren bei zentralisiert versorgten Notlichtbeleuchtungsanlagen einzusetzen, d. h. bei Zentralbatterieanlagen und Batterieanlagen mit Leistungsbegrenzung. Die Zentralbatterieanlage oder die Batterieanlage mit Leistungsbegrenzung kann dabei für einen Mischbetrieb ausgelegt sein, also mit einer halbierten Anzahl an Endstromkreisen für zwei Gruppen von Notlichtleuchten zusammenarbeiten. Die exakte Funktionsweise von Mischbetriebsanlagen ist eingangs der Beschreibung angesprochen worden, worauf an dieser Stelle verwiesen werden soll. In der Regel sind die Notlichtbeleuchtungsanlagen komplexere Gebilde. Eine übliche Notlichtbeleuchtungsanlage setzt sich aus mehreren Baugruppen und Subsystemen zusammen. Diese konzeptionelle Eigenschaft von Notlichtbeleuchtungsanlagen, insbesondere der Zentralbatterieanlagen und Batterieanlagen mit Leistungsbegrenzung, kann dahingehend weitergebildet werden, dass die Notlichtbeleuchtungsanlage ein Meldesystem hat, insbesondere ein autarkes Meldesystem, welches Störmeldungen, die in der Notlichtbeleuchtungsanlage aufgefunden worden sind, signalisiert. Weiterhin kann die Notlichtbeleuchtungsanlage eine Test- und Prüfeinrichtung umfassen, welche in regelmäßigen Abständen, z. B. einmal pro Woche, sämtliche Leuchten, Stromkreise und Subsysteme der Notlichtbeleuchtungsanlage auf Funktionstüchtigkeit misst bzw. Systemausfälle, Spannungsausfälle oder Baugruppenfehler, z. B. Fehler in der Batterieladeschaltung der Zentralbatterie oder der in ihrer Leistung begrenzten Batterie, simuliert.
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Figurenkurzbeschreibung
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Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, wobei
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1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnittstelle zeigt,
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2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnittstelle zeigt und
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3 ein Gebäude mit einer entsprechenden Notlichtbeleuchtungsanlage und einem Gebäudeleitsystem zeigt.
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Figurenbeschreibung
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Die 1 zeigt ein erstes schematisches Ausführungsbeispiel eines Moduls, das die Funktion der Schnittstelle 1 übernimmt. Ein Speicher 3 gilt als zentraler Datenaustauschort. Der Speicher 3 ist in einzelne Speicherbereiche 4, 4' unterteilt. Die Kommunikation mit dem Speicher 3 erfolgt über Ports 15, 15', 17, 17', wobei der Speicher 3 in die unterschiedlichen Schreib- und Lesezustände über eine Ansteuerung an den Leitungen der Ports 19, 21 versetzt wird. An dem Speicher 3 ist auf der einen Seite der Ports 15, 17 ein Schieberegister 9 angeschlossen. An der anderen Seite der Ports 15', 17' ist ein Mikrokontroller 5' angeschlossen. Der Speicher 3 ist ein Dual-Port-Ram, auf dessen Zellen in den Speicherbereichen 4, 4' über den Adressbus an den Ports 15, 15' zugegriffen werden kann, damit an den Ports 17, 17' des Datenbusses Werte einzelner Zellen des Speichers 3 anliegen. Die Ports 15', 17' sind über den Bus, der im vorliegenden Fall achtpolig (8-polig) bzw. achtadrig (8-adrig) ist, an dem Mikrokontroller 15'', 17'' angeschlossen. Die Ports 15'', 17'' können daher auf die Zellen des Speichers 3 zugreifen. Der Mikrokontroller 5' setzt den Speicher 3 in unterschiedliche Zustände, z. B. in einen Lesezustand, über die Steuerleitungsports 19'. Zu den Steuerleitungsports 19' werden solche Signalleitungen wie WR (Write)/RD (Read) und CS (Chip-Select) gezählt. Des Weiteren ist der Mikrokontroller 5' mit einem seriellen Bus 33' ausgestattet. Zu dem seriellen Bus 33' gehören die Ports 25, 27 für die T × D-Leitung und für die R × D-Leitung. Für eine Pegelanpassung und eine Datenanpassung ist ein Schaltkreis 7, z. B. in der Form eines ASICs, vor den Anschluss 29 für das Gebäudeleitsystem vorgeschaltet. Die Daten auf dem seriellen Bus 33' werden über den Schaltkreis 7 an den Bus des Gebäudeleitsystems angepasst. Die Daten von der Notlichtbeleuchtungsanlage, die durch die Testeinrichtung 11 und durch die Steuereinheit 13 dargestellt ist, gelangen in das Schieberegister 9 über die Ports 23 des seriellen Busses 33, um in dem Speicher 3, idealerweise sortiert in dessen Speicherbereichen 4, 4', abgelegt zu werden. Möchte sich das Gebäudeleitsystem an dem Anschluss 29 über den Zustand der Notlichtbeleuchtungsanlage informieren, so können die im Speicher 3 abgelegten Daten an den anderen Ports 15', 17' ausgelesen werden. Die beiden seriellen Busse 33, 33' können selbständig mit ihren eigenen Taktungen und ihren eigenen Zugriffsgeschwindigkeiten und Zugriffshäufigkeiten mit dem Speicher 3 kommunizieren. Nur zwischen den einzelnen Elementen der Notlichtbeleuchtungsanlage ist eine Arbitrierung 31 notwendig. Der serielle Bus 33 endet an den Ports 23 des Schieberegisters 9. Der serielle Bus 33 der Notlichtbeleuchtungsanlage ist somit (indirekt) durch den Speicher 3 abgeschlossen. Fehler auf dem Anschluss 29 des Gebäudeleitsystems wirken sich nicht auf die Notlichtbeleuchtungsanlage aus. Die Speicherbereiche 4, 4' sind so dimensioniert, dass Daten, die häufiger aktualisiert werden müssen, z. B. ob eine ausreichende Phasenspannung zu einem gewissen Zeitpunkt vorhanden ist, mit einer größeren Häufigkeit in dem Speicher 3 abgelegt werden können. Die Ports 15, 15', 17, 17' können zum gleichen Zeitpunkt angesprochen werden. Der Speicher 3 ist ein dual-port-Speicher, sodass jede Zelle, die über die Ports 15, 15', 17, 17' ansprechbar ist, von beiden Seiten, der Notlichtbeleuchtungsanlage und dem Gebäudeleitsystem, ausgelesen werden kann. Über den Schaltkreis 7 erfolgt die Pegelanpassung bzw. die Protokollanpassung der Daten auf dem seriellen Bus 33'. Der Mikrokontroller 5' ist so programmiert, dass Daten des Speicherbereichs 4 nur ausgelesen werden können. Wird auf den Speicherbereich 4 zugegriffen, dann erlaubt der Mikrokontroller 5' keine Veränderung der Daten in dem Speicherbereich 4. Kritische Fehler, wie z. B. Isolationsfehler, können von dem Gebäudeleitsystem an dem Anschluss 29 nicht überschrieben werden. Die Bauteilgruppen Speicher 3, Schieberegister 9, Mikrokontroller 5' und Schaltkreis 7 zur Busanpassung sind in einem Gehäuse 35 zusammengeschlossen und stellen so ein Gerät dar, das leicht in der elektrischen Anlage eines Gebäudes, z. B. auf Hutschienen einer Verteilung oder eines Schaltschranks, installiert werden kann. In einem gesonderten Gehäuse sind die Komponenten der Steuereinheit 13 der Notlichtbeleuchtungsanlage zusammengefasst. Zu diesen Komponenten gehören die Ladevorrichtung für die Akkumulatoren, Netzüberwachungsbaugruppen und Umschaltvorrichtungen, damit die angeschlossenen End- oder Zwischenstromkreise wahlweise aus den angeschlossenen Akkumulatoren oder aus dem Netz versorgt werden.
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2 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel, wie die Schnittstelle 1' realisiert werden kann. Es ist gezeigt, wo das Gebäudeleitsystem 29 anzuschließen ist, nämlich an der Ausgangsseite des Schaltkreises 7', der das Businterface darstellt. Die Schnittstelle 1' hat einen seriellen Bus, der in die beiden seriellen Teilbusse 33'', 33''' unterteilt ist. Daten auf den seriellen Bussen 33'', 33''' werden über die Ports 25', 25'' und 27', 27'' draufgelegt und heruntergeholt. Die Ports 25', 25'' sind die Ports für den Anschluss der T × D-Leitung. Die Ports 27', 27'' sind die Ports für den Anschluss der R × D-Leitung. Die Datenverarbeitung findet in dem Mikrokontroller 5 statt, an dessen Buspins die Adressports 15 und die Datenports 17 angeschlossen sind. Je nachdem, auf welchen Speicherbereich 4, 4', 4'' in dem Speicher 3' zugegriffen werden soll, werden die Speichersteuerleitungen an den Ports 19 auf ein High- oder ein Low-Pegel gesetzt. Der Mikrokontroller 5 verhindert das Manipulieren von Daten, die von dem Gebäudeleitsystem 29 nicht verändert werden dürfen, z. B. Daten über Betriebsfehler der Notlichtbeleuchtungsanlage, die in 2 durch die Prüfeinrichtung 11' und die Steuereinheit 13' symbolisiert worden ist. Die Prüfeinrichtung 11' testet einzelne Bereiche der Notlichtbeleuchtungsanlage, z. B. die Funktionstüchtigkeit aller Endstromkreise, in regelmäßigen Abständen, z. B. im Wochenabstand, wobei die Steuereinrichtung 13' Teil der zentralisierten Batterieanlage ist. Der Speicher 3' ist in einzelne Speicherbereiche 4, 4', 4'' unterteilt, sodass die einzelnen Zwecken bestimmten Speicherbereiche 4, 4', 4'' unterschiedlich angesteuert werden können und sich kein Fehler in der Datenverarbeitung der Daten für Fehler einzelner Leuchten, Fehler einzelner Stromkreise oder unkontrollierter Zustandswechsel der Notlichtbeleuchtungsanlage ereignen kann. Der Speicher 3' kann durch einen RAM genauso wie durch einen EEPROM realisiert werden. Es kann ein Speicherbereich 4 als EEPROM realisiert sein, während ein Speicherbereich 4' mit einem normalen RAM aufgebaut sein kann. Der Bus an den Ports 15, 17 und die Steuerleitungen an den Steuerleitungsports 19 fassen die Speicherbereiche 4, 4', 4'' zu einem Gesamtspeicher 3' zusammen.
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3 zeigt als Beispiel eines Bauwerks ein Gebäude 50 durch seine äußeren Umrisse des Satteldachs und der Außenwände. Die Innenräume des Gebäudes 50 sind nicht gesondert eingezeichnet worden, damit die elektrische Anlage 62, zu der die Notlichtbeleuchtungsanlage 52 gehört, besser zu sehen ist. Die Notlichtbeleuchtungsanlage 52 umfasst Schaltmodule 54, 56 und daran angeschlossene Leuchten wie die Dauerlichtleuchte 58 und die Bereitschaftslichtleuchte 60, die die Endstromkreise 70 darstellen. Der zentrale Batterieschrank 80 der Notlichtbeleuchtungsanlage 52 beinhaltet die Prüfeinrichtung 11'' und die Steuereinheit 13''. An den Batterieschrank 80 ist die Schnittstelle 1'' angeschlossen. Die Schnittstelle 1'' hat eine erste Seite 76, an die die Notlichtbeleuchtungsanlage 52 anzuschließen ist, und eine zweite Seite 78, an die das Gebäudeleitsystem 29 anzuschließen ist. Der Batterieschrank 80 versorgt die Teilnetze, die sich aus den Phasenleitern L, L', den Nullleitern N, N' und den Erdleitern PE, PE' ergeben. Der Erdleiter PE wird zugleich als Schirmung genutzt, z. B. für die Batterien 66, 68 bzw. Akkumulatoren, die eine so große Kapazität haben, dass sie als Batterien ohne Leistungsbegrenzung angesehen werden dürfen, also als Zentralbatterien. Die Notstromquelle 64 steht über die Steuereinheit 13'' für die Bereitschaftslichtleuchten 60 und die Dauerlichtleuchten 58 zur Verfügung, wenn die zentrale Stromversorgung 72 teilweise oder vollständig ausfallen sollte. Die elektrische Energie wird durch den Batterieschrank 80 an die Dauerlichtleuchten 58, die Bereitschaftslichtleuchten 60 und die Unterverteiler 74 geleitet. Die Testeinrichtung 11'' kann über die Messleitung 82 Zustände und Ausfälle des Schaltmoduls 54 überwachen und ermitteln.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1''
- Schnittstelle
- 3, 3'
- Speicher
- 4, 4', 4''
- Speicherbereich
- 5, 5'
- Mikrokontroller, z. B. der Familie MCS-51
- 7, 7'
- Schaltkreis, insbesondere zur Protokollanpassung, wie ein Busadapter bzw. ein Businterface, z. B. mit einem Pegelwandler
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- Schieberegister
- 11, 11', 11''
- Testeinrichtung bzw. Prüfeinrichtung, insbesondere der Notlichtbeleuchtungsanlage
- 13, 13', 13''
- Steuereinheit, insbesondere der Notlichtbeleuchtungsanlage
- 15, 15', 15''
- Adressbusports
- 17, 17', 17''
- Datenbusports
- 19, 19'
- Steuerleitungsports, insbesondere für Lese- und Schreibzugriffe
- 21
- Port für eine Leitung des seriellen Busses
- 23
- Ports für Leitungen des seriellen Busses
- 25, 25', 25''
- Port für T × D-Leitung
- 27, 27', 27''
- Port für R × D-Leitung
- 29
- Anschluss, insbesondere für Gebäudeleitsystem, bzw. Gebäudeleitsystem
- 31
- Arbitrierung
- 33, 33', 33'', 33'''
- serieller Bus
- 35
- Gehäuse
- 50
- Gebäude
- 52
- Notlichtbeleuchtungsanlage
- 54
- Schaltmodul, insbesondere Lampenschaltmodul
- 56
- Schaltmodul, insbesondere Lampenschaltmodul
- 58
- Dauerlichtleuchte
- 60
- Bereitschaftslichtleuchte
- 62
- elektrische Anlage
- 64
- Notstromquelle, z. B. Zentralbatterie
- 66
- erste Batterie
- 68
- zweite Batterie
- 70
- Endstromkreis
- 72
- Zentrale Stromversorgung
- 74
- Unterverteiler
- 76
- eine Seite, insbesondere der elektrischen Anlage
- 78
- zweite Seite, insbesondere der elektrischen Anlage
- 80
- zentraler Batterieschrank
- 82
- Messleitung
- L, L'
- Phasenleiter bzw. Energieversorgungsleitung
- N, N'
- Nullleiter bzw. Energierückleiter
- PE, PE'
- Erdleiter bzw. Schirmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062999 B3 [0004]
- DE 102007062957 A1 [0004]
- AT 506780 A1 [0004]
- EP 2081415 B1 [0006, 0006]
- DE 19611161 A1 [0009, 0009]
- US 2009/149973 A1 [0010, 0010, 0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 50171 [0002]
- DIN 43534 [0002]
- DIN VDE 0510 [0002]
- EN 50090 [0011]
- ISO/IEC 14543-3 [0011]