DE19502654A1 - Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Übertra­ gung von Daten zwischen einem Empfänger und Meßstationen, vor­ zugsweise zur Übertragung von Umwelt- oder Wetterdaten, bei­ spielsweise von Temperaturdaten mittels eines Datentelegrammes von einer Meßstation zu einer Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit, wobei die Datenübertragung in Intervallen erfolgt.

Bei solchen Verfahren werden von einem batteriebetriebenen Sender die Daten über ein Hochfrequenzsignal drahtlos an eine Empfängereinheit, beispielsweise eine Heizungseinrichtung, übertragen. Das Sendesignal enthält dabei den Schaltzustand eines temperaturabhängigen Schalters und ein dem jeweiligen Sender spezifisches Adreßsignal. Zur Energieersparnis wird der Sender von einem Zeitgeber gesteuert, der das Sendesignal nur selten senden läßt.

Aus der GB 2180 963 A ist eine drahtlose Temperatursteuerein­ richtung für eine Heizungsanlage bekanntgeworden, die eine batteriegespeiste Sendeeinheit mit einem Temperaturfühler, einem A/D-Wandler und einen Mikroprozessor enthält. Das digi­ talisierte Temperatursignal wird hierbei mit Licht- oder Schallwellen moduliert und einem entsprechenden Empfänger der Heizungsanlage übertragen. Um den Energieverbrauch der Batte­ rie der Sendeeinheit gering zu halten, wird das Temperatur­ signal nur selten ausgesendet.

Aus der DE 42 32 127 A1 ist schließlich ein Verfahren zur hochfrequenten Übertragung von Meßsignalen, insbesondere von Temperatursignalen, bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren wird das Sendesignal als digitales Datentelegramm übertragen, wel­ ches empfängerspezifische und senderspezifische Adreßdaten und Meßwertdaten umfaßt. Bei diesem Verfahren soll eine Reduzie­ rung des Energieverbrauches der Batterie des Senders dadurch erreicht werden, daß digitale Adreßdaten zur Adressierung des Empfängers, weitere digitale Adreßdaten, die dem jeweiligen Sender zugeordnet sind und Meßwertdaten in Form von Digits, die dem Meßwertsignal entsprechen, übertragen werden, wobei die Anzahl der Digits je nach der nötigen Auflösung des jewei­ ligen Meßwertsignales größer oder kleiner und möglichst klein gewählt wird, wobei nach dem jeweils letzten Digit ein Syn­ chronisiersignal gesendet wird und daß von dem Empfänger, wenn er das Synchronisiersignal empfängt, das empfangene Datentele­ gramm ausgewertet wird. Zur Erhöhung der Übertragungssicher­ heit werden hierbei in jedem Übertragungszyklus zwei oder drei oder mehrere solcher Datentelegramme übermittelt.

Mit diesem Verfahren läßt sich eine Reduzierung des Batterie­ verbrauches des Senders erreichen. Nachteilig hierbei ist je­ doch, daß der Sender ständig in Sendebereitschaft verbleibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zur drahtlosen Übertragung von Daten zwischen einem Emp­ fänger und Meßstationen zu schaffen, mit dem eine weitere Re­ duzierung des Batterieverbrauches erreicht wird und eine lang­ zeitstabile Übertragung der Daten gesichert ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Datentelegramm von der Meßstation zur Anzeige- und Ver­ arbeitungseinheit intermittierend in zeitlichen Abständen ge­ sendet wird, daß während der Übertragung des Datentelegrammes Informationen über den Sendezeitpunkt des nächsten Datentele­ grammes übertragen werden und daß die durch das Datentelegramm übertragenen Daten bis zum Empfang des nächsten Datentele­ grammes in der Anzeige- und Verarbeitungseinheit gespeichert werden.

Dieses besonders einfache Verfahren erlaubt eine sehr effekti­ ve Übertragung von Daten, beispielsweise der Temperaturdaten, von einer Meßstation zu einer Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit und verhindert außerdem den Empfang falscher Daten, die eventuell von anderen Sendern ausgesendet werden, indem nur die Datentelegramme akzeptiert werden, die zum angegebenen Zeitpunkt gesendet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Information über den Zeitpunkt des nächsten Sendezeitpunktes zum Schluß des Daten­ telegrammes gesendet wird. Damit besteht die Möglichkeit, diese Information einerseits zum Synchronisieren zu verwenden und andererseits kann damit das Ende des Datentelegrammes ge­ kennzeichnet werden.

Eine besonders batterieschonende Arbeitsweise wird erreicht, wenn der Sender der Meßstation nach der Übertragung der Infor­ mation über den Sendezeitpunkt des nächsten Datentelegrammes und der Empfänger der Anzeige- und Verarbeitungseinheit gleichzeitig abgeschaltet werden, wobei der Sender der Meß­ station durch eine Zeitsteuerung zum festgelegten Sendezeit­ punkt wieder aktiviert wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält das Datentele­ gramm eine Kanalinformation, über welchen Kanal das nächste Datentelegramm gesendet werden soll. Damit besteht die Mög­ lichkeit, Störungen durch andere Sender auszuschließen. Die Vorgabe der Kanäle, in denen gesendet werden soll, kann dabei durch eine entsprechende Programmierung vorgegeben werden. Das hat den Vorteil, daß die Wahrscheinlichkeit, daß andere Sen­ der, die zur gleichen Zeit senden, keine Störung der Anzeige­ und Verarbeitungseinheit verursachen können, gering ist.

Eine besondere Fortbildung der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine bidirektionale Datenübertragung intermit­ tierend in zeitlichen Abständen erfolgt, wobei die Sender der Meßstation und der Anzeige- und Verarbeitungseinheit nach der Übertragung der Information über den Sendezeitpunkt des näch­ sten Datentelegrammes abgeschaltet werden. Damit kann einer­ seits von der Meßeinheit eine passive Übertragung der Meßdaten in einem Datentelegramm an die Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit erfolgen und andererseits besteht dadurch die Möglich­ keit, daß die Anzeige- und Verarbeitungseinheit die Übertra­ gung entsprechender Datentelegramme anfordern kann.

Da während jeder Übertragung von Datentelegrammen eine Störung auftreten kann, ist es zweckmäßig, wenn der Sender der Anzei­ ge- und Verarbeitungseinheit während der Übertragung des Da­ tentelegrammes einen Kontrollton sendet, der bei einer ge­ störten Übertragung im Empfänger der Meßstation einen Kanal­ wechsel veranlaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne weiteres auch dann angewendet werden, wenn mehrere Meßstationen zeitgestaffelt ein Datentelegramm intermittierend an die Anzeige- und Ver­ arbeitungseinheit senden. Die Anzahl der Meßstationen ist hierbei nicht begrenzt, so daß auch komplexe Anlagen zur Er­ fassung von Umweltdaten, wie beispielsweise Temperaturdaten, aufgebaut werden können. Hierbei ist es möglich, daß der Sen­ der der Anzeige- und Verarbeitungseinheit an die Meßstationen ein Anforderungssignal zum Senden eines Datentelegrammes sen­ det. Auf diese Weise kann eine zyklische Abfrage aller Meß­ stationen realisiert werden. Diese Abfrage kann außerhalb der von den Meßstationen vorgesehenen Sendezeiten erfolgen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Sender der Meßstation oder der Meßstationen nach Empfang eines An­ forderungssignales aktiviert. Das hat den Vorteil, daß der Zeitraum, in dem ein besonders hoher Batterieverbrauch zu ver­ zeichnen ist, auf ein Minimum reduziert wird.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Datentelegramm bei Un­ terschreiten eines vorgegebenen Batterieladezustandes der Meß­ station eine Information über den Ladezustand der Batterie enthält, und wenn ein erforderlicher Batteriewechsel auf der Anzeige- und Verarbeitungseinheit durch ein Batteriewechselsi­ gnal angezeigt wird. Ein solches Signal kann auch dann ange­ zeigt werden, wenn zum vorgesehenen Sendezeitpunkt kein Daten­ telegramm übertragen wird.

Im Falle des Empfanges eines Batteriewechselsignales ist es zweckmäßig, wenn die Anzeige- und Verarbeitungseinheit in Empfangsbereitschaft verbleibt, so daß nach dem Batteriewech­ sel in der Meßstation eine Synchronisation zwischen der Meß­ station und der Anzeige- und Verarbeitungseinheit erfolgen kann, indem von der Meßstation ein Datentelegramm mit einer Information über den nächsten Sendezeitpunkt gesendet wird. Die Zeitspanne zwischen der Synchronisation und dem nächsten Datentelegramm sollte kürzer sein, als zwischen zwei nachein­ ander folgenden Datentelegrammen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Sende­ zeit durch die Länge des Datentelegrammes bestimmt. Der Sender der Meßstation wird damit nur für den kürzest möglichen Zeit­ raum aktiviert.

In einer Variante der Erfindung sind wenigstens zwei Meßsta­ tionen vorgesehen, von denen eine Meßstation Temperatur- und/ oder Umweltdaten außerhalb eines Gebäudes erfaßt und die ande­ re Meßstation Temperatur- und/oder Umweltdaten innerhalb des Gebäudes. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren in vor­ teilhafter Weise zur Regelung beliebiger Einrichtungen ver­ wendet werden.

Eine weitere Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß die Anzeige- und Verarbeitungseinheit mit einem Sen­ sor gekoppelt ist, der diese veranlaßt, die gespeicherten Da­ ten auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen. Ein solcher Sensor kann beispielsweise ein Bewegungsmelder sein. Das hat den beson­ deren Vorteil, daß die Anzeige- und Verarbeitungseinheit nur dann Daten anzeigt, wenn dies erforderlich ist, wodurch der Energieverbrauch der Anzeige- und Verarbeitungseinheit eben­ falls auf ein Minimum reduziert wird.

In Fortführung der Erfindung wird das Datentelegramm von der Meßstation zur Anzeige- und Verarbeitungseinheit und/oder zu einem Personalcomputer übertragen, wobei die Datenübertragung an den Personalcomputer über ein separates Empfangsgerät mit einer seriellen oder parallelen Schnittstelle erfolgt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die vom Empfangsgerät empfangenen Da­ ten durch ein Interface für die serielle oder parallele Schnittstelle aufbereitet werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es le­ diglich erforderlich, eine oder mehrere Meßstationen und eine Anzeige- und Verarbeitungseinheit mit einem Sender/Empfänger auszustatten, so daß von der Meßstation zur Anzeige- und Ver­ arbeitungseinheit entsprechend eines vorgegebenen Programmes intermittierend in zeitlichen Abständen Datentelegramme gesen­ det werden können, die die entsprechenden Daten, beispiels­ weise Temperaturdaten, enthalten. Die Programmierung des Sen­ ders der Meßstation ist dabei so vorzunehmen, daß mit dem zu übertragenen Datentelegramm Informationen über den Sendezeit­ punkt des nächsten Datentelegrammes übertragen werden. Damit kann der Sender der Meßstation bis zur nächsten Übertragung eines Datentelegrammes abgeschaltet werden, woraus eine erheb­ liche Einsparung an Energie resultiert und somit eine wesent­ liche Erhöhung der Lebensdauer der Batterie erreicht wird. Die zur Anzeige- und Verarbeitungseinheit übertragenen Daten kön­ nen auf bekannte Weise auf einem Display dargestellt werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur drahtlosen Über­ tragung von Temperaturdaten aus einem Swimmingpool zu einer Anzeigeeinheit innerhalb eines Gebäudes. Weiterhin werden die vom Datentelegramm übertragenen Daten bis zum Empfang des nächsten Datentelegrammes in der Anzeige- und Verarbeitungs­ einheit gespeichert. Je nach der Art der zu messenden Daten kann die Zeitspanne zwischen der Übertragung der Datentele­ gramme zwischen wenigen Sekunden und mehreren Stunden liegen. Die Übertragung der Information über den Zeitpunkt des näch­ sten Sendezeitpunktes sollte dabei zum Schluß des Datentele­ grammes erfolgen, so daß diese Information gleichzeitig als Synchronisierimpuls und zum Start der Datenauswertung verwen­ det werden kann.

Zur weiteren Reduzierung des Energieverbrauches sind der Sen­ der der Meßstation nach der Übertragung der Information über den Sendezeitpunkt des nächsten Datentelegrammes und der Emp­ fänger der Anzeige- und Verarbeitungseinheit gleichzeitig ab­ zuschalten. Die Wiedereinschaltung des Senders der Meßstation wird durch eine Zeitsteuerung realisiert, die entsprechend dem vorgesehenen Sendezeitpunkt gesteuert wird.

Da die Möglichkeit besteht, daß zum vorgesehenen Sendezeit­ punkt auch andere Sender Daten senden, die zur Störung der An­ zeige- und Verarbeitungseinheit führen könnten, wird mit dem Datentelegramm gemeinsam mit der Information über den nächsten Sendezeitpunkt auch eine Information über den Kanal gesendet, über den das nächste Datentelegramm gesendet werden soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch eine bidirektionale Datenübertragung noch weiter verbessert werden, da damit die Möglichkeit besteht, entweder während der Übertragung eines Datentelegrammes von der Meßstation zur Anzeige- und Verarbei­ tungseinheit gleichzeitig von dieser zur Meßstation einen Kon­ trollton zu übertragen, dessen Frequenz vorher definiert wur­ de, so daß bei einer fehlerhaften Übertragung dieses Kontroll­ tones die Meßstation veranlaßt werden kann, ein weiteres Datentelegramm an die Anzeige- und Verarbeitungseinheit zu übertragen. Wird während dieser zweiten Übertragung eines Da­ tentelegrammes wieder ein Fehler festgestellt, so wechselt die Meßstation den Sendekanal auf den nächsthöheren Kanal und startet eine erneute Übertragung eines Datentelegrammes.

Die bidirektionale Datenübertragung ermöglicht ferner, daß die Meßstation unabhängig von vorgesehenen Sendezeitpunkten zur Übertragung eines Datentelegrammes veranlaßt werden kann, wo­ bei der Sender der Meßstation nach Empfang eines solchen An­ forderungssignales aktiviert wird. Diese Variante kann bei­ spielsweise dann interessant sein, wenn Zweifel bestehen, ob die auf der Anzeige- und Verarbeitungseinheit angezeigten Da­ ten den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dem Datentelegramm Informa­ tionen über den Ladezustand der Batterie hinzuzufügen, so daß ein erforderlicher Batteriewechsel bei Unterschreiten eines vorgegebenen Sollwertes auf der Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit angezeigt werden kann. Soll nun die Batterie in der Meß­ station gewechselt werden, so ist die Anzeige- und Verarbei­ tungseinheit auf Empfangsbereitschaft zu schalten, so daß nach dem Batteriewechsel eine Synchronisation zwischen der Meßsta­ tion und der Anzeige- und Verarbeitungseinheit erfolgen kann. Dazu ist lediglich von der Meßstation ein kurzes Datentele­ gramm an die Anzeige- und Verarbeitungseinheit mit der Infor­ mation über den nächsten Sendezeitpunkt zu übertragen. Die Zeitspanne zwischen der Synchronisation und dem nächsten Datentelegramm sollte hierbei wesentlich kürzer sein, als zwi­ schen zwei nacheinander folgenden Datentelegrammen. Die Zeit­ spanne zwischen der Synchronisation und dem nächsten Daten­ telegramm hängt von der Zeit ab, in der die Meßstation die geforderten Daten erfassen kann. Bei einer bidirektionalen Datenübertragung kann die Anzeige- und Empfangsstation bei einem vorgesehenen Batteriewechsel automatisch auf Empfangs­ bereitschaft gehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann problemlos bei einer Viel­ zahl von Meßstationen und einer Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit angewendet werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die einzelnen Meßstationen entweder zu unterschiedlichen Zeitpunkten oder auf unterschiedlichen Kanälen senden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich problemlos für die Erfassung und Auswertung von Umwelt- oder anderen Daten sehr effektiv verwenden. So kann die Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit entweder direkt mit einem Personalcomputer gekoppelt werden, oder es besteht die Möglichkeit, ein separates Emp­ fangsgerät zum Empfang der Daten von der Meßstation vorzuse­ hen, welches über eine serielle oder parallele Schnittstelle mit einem Personalcomputer verbunden ist. Um die empfangenen Daten schnell und leicht weiterverarbeiten zu können, ist in dem Empfangsgerät ein Interface vorgesehen, welches die emp­ fangenen Daten für die serielle oder parallele Schnittstelle aufbereitet.

Es versteht sich, daß die drahtlose Übertragung der Daten zwischen den Meßstationen und Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit wahlfrei über Hochfrequenz- oder Infrarot- bzw. Schall­ signale erfolgen kann.

Claims (22)

1. Verfahren zur drahtlosen Übertragung von Daten zwischen einem Empfänger und Meßstationen, vorzugsweise zur Über­ tragung von Umwelt- oder Wetterdaten, beispielsweise von Temperaturdaten mittels eines Datentelegrammes von einer Meßstation zu einer Anzeige- und Verarbeitungseinheit, wo­ bei die Datenübertragung in Intervallen erfolgt, da­ durch gekennzeichnet, daß das Daten­ telegramm von der Meßstation zur Anzeige- und Verarbei­ tungseinheit intermittierend in zeitlichen Abständen ge­ sendet wird, daß während der Übertragung des Datentele­ grammes Informationen über den Sendezeitpunkt des nächsten Datentelegrammes übertragen werden und daß die durch das Datentelegramm übertragenen Daten bis zum Empfang des nächsten Datentelegrammes in der Anzeige- und Verarbei­ tungseinheit gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Information über den Zeitpunkt des nächsten Sendezeitpunktes zum Schluß des Datentele­ grammes gesendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sender der Meßstation nach der Übertragung der Information über den Sendezeit­ punkt des nächsten Datentelegrammes und der Empfänger der Anzeige- und Verarbeitungseinheit gleichzeitig abgeschal­ tet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sender der Meßstation durch eine Zeitsteuerung zum festgelegten Sendezeitpunkt wieder akti­ viert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Datentelegramm eine Kanalinformation enthält, über welchen Kanal das nächste Datentelegramm gesendet werden soll.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine bidirektionale Da­ tenübertragung intermittierend in zeitlichen Abständen erfolgt, wobei die Sender der Meßstation und der Anzeige­ und Verarbeitungseinheit nach der Übertragung der Informa­ tion über den Sendezeitpunkt des nächsten Datentelegrammes abgeschaltet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sender der Anzeige- und Verar­ beitungseinheit während der Übertragung des Datentelegram­ mes einen Kontrollton sendet, der bei gestörter Übertra­ gung im Empfänger der Meßstation einen Kanalwechsel ver­ anlaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßstationen zeitgestaffelt ein Datentelegramm intermittierend an die Anzeige- und Verarbeitungseinheit senden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender der Anzeige­ und Verarbeitungseinheit an die Meßstation ein Anforde­ rungssignal zum Senden eines Datentelegrammes sendet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sender der Meßstation nach Emp­ fang eines Anforderungssignales aktiviert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Daten­ telegramm eine Information über den Ladezustand der Batte­ rie der Meßstation enthält und daß ein erforderlicher Batteriewechsel auf der Anzeige- und Verarbeitungseinheit durch ein Batteriewechselsignal angezeigt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit nach Empfang eines Batteriewechselsignales in Emp­ fangsbereitschaft verbleibt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach dem Batteriewechsel in der Meßstation eine Synchronisation zwischen der Meßsta­ tion und der Anzeige- und Verarbeitungseinheit erfolgt, indem von der Meßstation ein Datentelegramm mit einer In­ formation über den nächsten Sendezeitpunkt gesendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitspanne zwischen der Synchro­ nisation und dem nächsten Datentelegramm kürzer ist als zwischen zwei nacheinander folgenden Datentelegrammen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sende­ zeit durch die Länge des Datentelegrammes bestimmt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Meßstationen vorgesehen sind, von denen eine Meßsta­ tion Umwelt- und/oder Wetterdaten außerhalb eines Gebäudes und die anderen Meßstationen Temperatur- und/oder Umwelt­ daten innerhalb des Gebäudes erfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeige- und Verarbeitungsein­ heit mit einer Heizungssteuerung gekoppelt ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzeige­ und Verarbeitungseinheit mit einem Sensor gekoppelt ist, der diese veranlaßt, die gespeicherten Daten auf der An­ zeigeeinheit anzuzeigen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor ein Bewegungsmelder ist.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Datentelegramm von der Meßstation zur Anzeige- und Verarbeitungseinheit und/ oder zu einem Personalcomputer übertragen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Datenübertragung an den Perso­ nalcomputer über ein separates Empfangsgerät mit einer seriellen oder parallelen Schnittstelle erfolgt.

22. Verfahren nach Anspruch 20 und 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vom Empfangsgerät emp­ fangenen Daten durch ein Interface für die serielle oder parallele Schnittstelle aufbereitet werden.