DE4035070A1 - Funkalarmanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkalarmanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Sicherungstechnik existieren zur Errichtung von Sicherungsanlagen, hier speziell Alarmanlagen, für Privatgebäude als auch für Gewerbegebäude Richtlinien, die vom Verband der Sachversicherer (VdS) erarbeitet und herausgegeben worden sind. Diese Richtlinien basieren auf der VDE-Vorschrift 0833 und sind seit 01.01.1990 mit der Komission vorbeugender Kriminalität (KVK) ergänzt bzw. modifziert und auf den heutigen Stand gebracht worden. Diese Richtlinien enthalten außer den spezifischen Geräteanforderungen, wie Temperaturverhalten, minimale Betriebsdauer, MTBF-Werte, Störsicherheit durch elektromagnetische Felder sowie Funktionssicherheit, etc. grundlegende Vorschriften zur Projektierung einer Sicherungsanlage. Diese Vorschriften sind in drei Klassen unterteilt, die von unterschiedlichen Tätergruppen ausgehen: Klasse A beinhaltet nur Privathäuser, die Wertgegenstände bis zu DM 200.000,00 enthalten, Klasse B Privathäuser mit Wertgegenständen über DM 200.000,00 und mittlere Gewerbeobjekte, wie Supermärkte, Schulen, Geschäfte etc. Klasse C beinhaltet Juwelierläden, Banken, etc.

Bei Klasse A geht man von Gelegenheitstätern aus, bei Klasse B von Tätern, die mit einer gewissen Planung auch Objekte vorher auskundschaften und letztlich bei Klasse C von Tätern, die evtl. nach wochenlanger Beobachtung mit umfangreichen Meßgeräten und Spezialwerzeugen zuwerke gehen.

Um dem von A nach C größer werdenden Täterrisiko gerecht zu werden, steigen die Anforderungen an die Anlagenteile als auch an die Gesamtprojektierung einer Anlage von A nach C. In den Richtlinien sind jetzt noch weitere, ebenfalls grundlegende, Forderungen enthalten:

• a) Die sogenannte "Umweltverträglichkeit" beinhaltet die Anforderung, die Falschalarmwahrscheinlichkeit einer Anlagenkomponente als auch der gesamten Sicherungsanlage so gering wie möglich zu halten. Dies wird erreicht durch strengste technische Prüfungen beim Verband der Sachversicherer und zwar für alle Klassen gleich. Hier werden keine Unterschiede zwischen den Klassen gemacht.
• b) Die Möglichkeit eines unbeabsichtigten Falschalarmes durch den Betreiber und Eigentümer der Anlage absolut zu verhindern. Dies wird erreicht durch die sogenannte Zwangsläufigkeit, d. h. der Betreiber hat keine Möglichkeit in das scharfgeschaltete Objekt hineinzukommen, da durch mechanische Sperrelemente automatisch der Zugang bei scharfgeschalteter Anlage nicht möglich ist. Diese Sperrung wird erst bei Unscharfschalten aufgehoben.

Nun haben diese Richtlinien dazu geführt, daß bis zum aktuellen heutigen Stand nur mit Kupferdraht verkabelte Systeme in der Lage sind, diese Anforderungen alle zu erfüllen. Da Sicherungsanlagen in der Regel fast immer nachträglich, hauptsächlich in Privathäuser, eingebaut werden, stößt der Aufwand für die erforderliche Kabelverlgeung zwangsläufig beim Kunden auf Widerstand. Diesem Konflikt wurde von seiten des Verbandes der Sachversicherer in Absprache mit der kriminalpolizeilichen Komission vorbeugender Kriminalität insoweit Rechnung getragen, daß auf die anzustrebende sogenannte Außenhautüberwachung, bei der jedes Fenster auf ein Öffnen und durch entsprechende Glasbruchmelder auf Durchbruch überwacht wird, in der Klasse A verzichtet werden kann. Die Überwachung erstreckt sich hier nur noch auf die Zugangstüren und schwerpunktmäßige Überwachung durch Passiv-Infrarot-Bewegungsmelder der Räume. Diese "Minimierung" verringert den Kabelaufwand insbesondere im Bereich der Fenster, jedoch alle anderen notwendigen Leitungsverbindungen zu den Außensignalgebern, zu den Türen, zu der Scharfschalteinheit und zu den Infrarotbewegungsmeldern bleiben nach wie vor bestehen. Daß unter dieser "Minimierung" die Überwachungsqualität leidet, ist klar, da sich der Täter durch ein nicht überwachtes Fenster schon im Hause befindet, bevor die Möglichkeit besteht, durch einen Bewegungsmelder Alarm auszulösen. Diese Minderung wird jedoch in Kauf genommen unter Bezug auf die Tätergruppe. Der Kunde selbst befindet sich im Konflikt, da er zum einen eine Überwachung direkt an der Hauswandgrenze anstrebt, ihm aber zum anderen die dafür notwendige Kabelverlegung widerstrebt.

Abhilfe kann hier nur ein System schaffen, was zum einen keine Kabelverlegung benötigt, zum anderen trotzdem den Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer mindestens in der Gruppe A entspricht. Dem Kunden Rechnung tragen alle sogenannten Funkalarmsysteme, die in Vielzahl auf dem Markt erhältlich sind, jedoch erfüllt nach heutigem Wissensstand keine der Anlagen die Sicherheitsforderungen gemäß den Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer.

Um die den bekannten Funkalarmanlagen anhaftenden Probleme darzustellen, wird anhand der Fig. 1 zunächst eine typische Anlagenkonfiguration und deren Arbeitsweise beschrieben.

Die Funkalarmzentrale gemäß Fig. 1 besteht aus der Steuereinheit 20a, einer Spannungsversorgungseinrichtung 20b, einem Funkempfänger 20c und einem Funksender 20d. Ein Infrarot-Bewegungsmelder 21a ist mit einer Spannungsversorgungseinrichtung 21b sowie mit einem Funksender 21c verschaltet. Im Falle eines Alarmereignisses gibt der Bewegungsmelder 21a an den Funksender 21c einen Steuerbefehl. Dieser sendet daraufhin ein sogenanntes Datentelegramm an den Funkempfänger 20c. Die weitere Verarbeitung übernimmt die Funkalarmzentrale.

Entsprechendes gilt für einen Öffnungskontakt 22a, beispielsweise an einer Tür, welcher mit einer Spannungsversorgungseinrichtung 22b und einem Funksender 22c verschaltet ist. Zur Scharfschaltung des Systems dient ein Riegelschaltschloß 23a, welches mit einem mechanischen Sperrelement 23e, einem Funksender 23c, einer Steuerelektronik 23d und einer Spannungsversorgungseinrichtung 23b verbunden ist. Im Falle der Scharfschaltung wird über den Funksender 23c ein Funkimpuls an den Funkempfänger 20c der Alarmzentrale abgegeben, woraufhin das System aktiviert ist.

Weiterhin ist ein Telefonwählgerät 24a vorgesehen, das mit einem Funkempfänger 24c, einer Spannungsversorgungseinrichtung 24b (beispielsweise Netzteil mit Akkunotstromversorgung) und mit einem Funksender 24d verbunden ist. Im Falle eines Alarmes wird von der Zentrale aus der Funksender 20d angesteuert, der ein Funksignal an den Funkempfänger 24c abgibt. Dieser Funkempfänger 24c steuert über einen Ausgang das Telefonwählgerät 24a. Entsprechendes gilt für den Funksender 24d: Dieser überträgt eine Sabotagemeldung zum Funkempfänger 20c der Alarmzentrale.

Schließlich ist eine Außensirene 25a vorgesehen, die mit einer Steuerelektronik 25d, einer Spannungsversorgungseinrichtung 25b, einem Funkempfänger 25c und einem Funksender 25e verbunden ist. Im Falle eines Alarmes erhält die Außensirene 25a über den Funksender 20d und dem Empfänger 25c ein Signal. Der Empfänger 25c steuert dabei über die Steuerelektronik 25d die Außensirene 25a an. Der Funksender 25e dient zur Übertragung einer Sabotagemeldung an den Funkempfänger 20c der Alarmzentrale.

Um den prinzipiellen Funktionsablauf der Funkübertragung innerhalb des Alarmsystems zu verdeutlichen, wird Bezug genommen auf Fig. 2.

Ein Melder 30 öffnet oder schließt seinen Alarmkontakt und steuert damit eine Schaltlogik 31 an. Gleiches gilt für eine Batterieüberwachung 32 sowie eine Sabotageüberwachung 33. Eine festgelegte Codierung, die beispielsweise mit Dip-Switch-Schaltern eingestellt wird oder auch fest verdrahtet sein kann, wird zusammen mit den Schaltzuständen in einer Modulationsstufe 34 moduliert und über den Sender 35 als bereits erwähntes Datentelegramm ausgesendet. Dieses Datentelegramm wird von dem Empfänger 36 empfangen und in der Demodulationsstufe 41 demoduliert. Um den Empfänger 36 an den Sender codierungsmäßig anzupassen, kann auch hier entweder mit Dip-Switch-Schaltern oder mit Festverdrahtung gearbeitet werden. Wird das Datentelegramm als gültig erkannt, steuert die Schaltlogik 42 z. B. die Ausgänge 38, 39 oder 40 an. Üblicherweise werden 10 Bits für die Senderidentifizierung (Codierung) verwendet, so daß also 1024 Codierungen möglich sind.

Bekannte Funkalarmanlagen haben zwar den Vorteil, daß keine aufwendige Verkabelung vorgenommen werden muß, so daß die Installationszeiten gering sind. Auch sind sie bei Umzügen komplett wiederverwendbar. Ihnen haften aber die folgenden gravierenden Nachteile an:
Es besteht die Möglichkeit der Blockung der Funkstrecken von außen durch starke Fremdsender gleicher Frequenz, die im Falle eines Alarmereignisses das Funksignal des betreffenden Alarmmelders überschatten, so daß die Alarmzentrale nicht auf das Alarmfunksignal reagiert.

Ferner ist die Möglichkeit der direkten Manipulation von außen mit einem anlagengleichen Funksender bei Durchprobieren aller möglichen Codiervarianten bei üblicherweise nur 1024 Kombinationsmöglichkeiten gegeben. Ist einmal die richtige Codierung gefunden, kann beliebig oft von außen eine Alarmfunktion provoziert werden, die sich zunächst als Fehlalarm erweist, aber eben auch einen gewissen Ermüdungseffekt bei dem Personal des angeschlossenen Wachunternehmens oder direkt beim Hauseigentümer mit sich bringt, so daß bei einem echten Alarmereignis, wie beispielsweise Einbruch, nicht adäquat reagiert wird.

Insbesondere wegen der gegebenen Manipulationsmöglichkeit von außen sowie der Möglichkeit der Blockung der Funkstrecke durch Fremdsender entsprechen bekannte Funkalarmanlagen nicht den VdS-Richtlinien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkalarmanlage anzugeben, welche die beschriebenen Nachteile bekannter Systeme nicht aufweist.

Insbesondere soll eine Manipulation von außen, insbesondere mit bauteilgleichen Sendern, und eine gewollte oder ungewollte Blockung einer Übertragung von einem Funksender zur Alarmzentrale bzw. von der Alarmzentrale zu einer Alarmierungseinrichtung nicht oder nur unter ganz erschwerenden Umständen möglich sein.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Funkalarmanlage gemäß dem Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, deß die Meldeeinheiten jeweils wenigstens zwei Funksignale abstrahlen, die eine unterschiedliche Trägerfrequenz aufweisen und in Datentelegrammen fest vorgegebener Kodierung verschlüsselt sind.

Eine Blockung einer Übertragungsstrecke von einem Melder mit einer Sendereinheit, die wenigstens zwei Funksignale abgibt, zu der Zentraleinheit wird also dadurch vermieden, daß mehrere Sender-Empfänger-Paare mit unterschiedlicher Frequenz eingesetzt werden, so daß auch bei Unterbrechung oder Störung einer Sender-Empfänger-Strecke die anderen Sender-Empfänger-Strecken weiterhin in Betrieb bleiben. Die Wahrscheinlichkeit der gewollten oder ungewollten Blockung einer Übertragungsstrecke nimmt drastisch ab mit steigender Anzahl der eingesetzten Sender und Empfängermodule in der Meldeeinheit bzw. in der Zentraleinheit.

Eine Manipulation von außen, insbesondere mit baugleichen Sendern, wird dadurch verhindert, daß jedem Sender jeder Meldeeinheit eine festverdrahtete Kodierung zugeordnet wird. Diese festverdrahtete Kodierung wird in der Praxis dadurch optisch und mechanisch gesichert, daß die hierzu erforderliche Verdrahtung beispielsweise durch Vergußmasse geschützt wird, so daß es nur noch möglich ist, ein Datentelegramm, welches die Kodierung des Melders enthält, mit aufwendigsten Meßgeräten festzustellen bzw. nachzuahmen. Auch kann die Sicherheit dadurch erhöht werden, daß die Modulation des Datentelegrammes von einem kundenspezifischen IC durchgeführt wird, welches im Handel nicht erhältlich ist.

Die Sicherheit kann noch dadurch erhöht werden, daß die von den einzelnen Meldeeinheiten abgestrahlten Funksignale unterschiedlich kodiert sind. Jedem Sender jeder Meldeeinheit kann somit eine eigene festverdrahtete Kodierung zugeordnet werden.

Die Kodierung der Funksignale ist vorzugsweise fest verdrahtet auf einer Leiterplatte oder Steckkarte vorgegeben. Die Steckkarte kann in die Sendemodule gesteckt werden, wobei bei gleicher Kodierung aller abgegebenen Funksignale von einer Meldeeinheit nur eine Steckkarte in die Sendeeinheit jeder Meldeeinheit gesteckt zu werden braucht. Bei unterschiedlicher Kodierung der Funksignale von einer Meldeeinheit sind der Anzahl der in der Sendeeinheit enthaltenen Sender entsprechend viele Leiterplatten oder Steckkarten vorzusehen. Diese Leiterplatten enthalten dann die erforderliche Verdrahtung, die wiederum geschützt sein kann durch eine undurchsichtige Vergußmasse, so daß es beispielsweise auch für den Installateur nicht möglich ist, die Kodierungen nachzuvollziehen.

Als weitere Sicherungsmaßnahme ist vorzugsweise vorzusehen, daß in der Empfängereinheit der Zentraleinheit eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Feldstärke jedes empfangenen Funksignals erfaßt, die Datentelegramme auf Zugehörigkeit der sie abgebenden Meldeeinheiten zu der Anlage analysiert, im Falle der Feststellung eines ungültigen Datentelegramms den Wert der empfangenen Feldstärke des betreffenden Funksignals mit einem vorgegebenen Mindestwert vergleicht und bei Überschreiten dieses Wertes um einen vorgebbaren Betrag und nach Überschreiten einer bestimmten Zeitdauer, die vorzugsweise ca. 10 sec. beträgt, eine Warnanzeige auslöst. Hintergrund dieser Sicherungsmaßnahme ist, daß die Meldesignale der jeweiligen Sendermodule mit den dazugehörigen Feldstärken in der Zentraleinheit abgespeichert werden können, so daß die mindestens ankommenden gültigen Feldstärken bekannt sind. Es kann daher von der Vorrichtung in der Zentraleinheit entschieden werden, ob die ankommende Feldstärke mit einem ungültigen Datentelegramm stark genug ist, um eine evtl. gültige Meldung der Sendermodule zu blocken. Wenn also ein ungültiges Datentelegramm empfangen wird, wird in der Vorrichtung entschieden, ob die zugehörige Feldstärke den Mindestwert eines gültigen Funksignals überschreitet. Bejahendenfalls wird eine Warnanzeige ausgelöst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die besagte Vorrichtung bei Feststellung der Ungültigkeit aller empfangenen Datentelegramme sowie bei Überschreiten der Mindestwerte der Feldstärken, die wie beschrieben abgespeichert sind, jedes Funksignals um den vorgebbaren Betrag Alarm auslöst. In diesem Falle ist nämlich die gesamte Funkanlage betriebsunfähig.

Die erfindungsgemäße Funkanlage wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 3 Das Prinzip des melderseitigen Senderaufbaus und das Prinzip des Empfängeraufbaus in der Zentraleinheit der Alarmanlage, und

Fig. 4 weitere Einzelheiten einer Sender- und einer Empfängereinheit.

Die dargestellten Schaltungen lassen sich in einer Funkalarmanlage mit den Einheiten, wie sie bereits anhand der Fig. 1 erläutert worden ist, realisieren.

Fig. 3 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Sendermoduls eines Melders 1, beispielsweise eines Infrarot-Bewegungsmelders. Innerhalb eines vorteilhafterweise aus Metall bestehenden Gehäuses 27 ist eine Steuerelektronik 2 angeordnet, welche mit Signalen vom Melder 1 über Leitungen 3 angesteuert wird. Diese Informationen werden von der Steuerelektronik 2 über eine Leitung 4 an eine Modulationsstufe 5 weitergeleitet, wobei gleichzeitig von einer festverdrahteten Kodierungsstufe 6 deren Kodierung von der Modulationsstufe 5 übernommen und zu einem gemeinsamen Datentelegramm verarbeitet und schließlich an die Sendeeinheit 7 weitergeleitet wird. Eine Spannungsversorgung 8 versorgt alle Komponenten des Moduls, wobei die Spannung der Spannungsversorgung 8 ständig von einer Spannungsüberwachungseinheit 9 überprüft wird. Die Sendeeinheit sendet alle Informationen an die Empfängerstufe in der Alarmzentrale. Die Empfängerstufe besteht aus einer Empfängereinheit 10, der die ankommenden Funksignale an eine Demodulationsstufe 11 weitergibt, von wo aus die Datentelegramme in der Auswertestufe 12 für Datentelegramme anhand der dem jeweiligen Melder 1 zugeordneten Kodierung auf Gültigkeit - oder Ungültigkeit - überprüft werden und in der gleichzeitig der Informationsgehalt der übermittelten Schaltzustände an die Schnittstelle 13 weitergeleitet wird. Die Schaltzustände enthalten Information hinsichtlich des momentanen Zustands jedes Melders. Eine zentrale Steuerung 14 übernimmt die anliegende Information von der Schnittstelle 13 und gibt sie zur weiteren Verarbeitung an eine Verarbeitungsstufe 15 bzw. zur Anzeige 16 weiter. Die Empfängereinheit 10, die Demodulationsstufe 11 und die Auswertestufe 12 für die Datentelegramme sind vorzugsweise in einem metallischen Gehäuse 17 angeordnet, um elektromagnetische Störeinflüsse zu vermeiden.

Fig. 4 zeigt weitere Einzelheiten der Sende- und der Empfangsmodule.

Jede Sendeeinheit 22 besteht aus mehreren Sendern a bis n, welche mit unterschiedlicher Trägerfrequenz Signale aussenden. Die ausgesendeten Signale sind kodiert. Die Kodierungen erhalten die Sender a bis n aus einer ebenfalls n-stufigen Modulationsstufe, die der Sendereinheit 22 vorgeschaltet ist. Die Modulationsstufe 21 prägt den Signalen Kodierungen auf, welche sie aus der ihr vorgeschalteten n-stufigen Kodierungsstufe 20 erhält. Der Kodierung werden darüber hinaus Schaltzustände über eine Leitung 28 hinzugefügt. Die Sendeeinheit 22 sendet also n Funksignale, die von jeweils unterschiedlicher Frequenz und jeweils unterschiedlich kodiert sind. Gemäß einer vereinfachten Ausführungsform ist es möglich, allen n Funksignalen dieselbe Kodierung zu verleihen.

Auf der Empfängerseite ist eine n-stufige Empfängerstufe 23 vorgesehen, welche die n Funksignale der Sendereinheit 22 empfängt. Jedem Empfänger a bis n ist in einer Demodulationsstufe 24 an den Modulator a bis n zugeordnet. Die demodulierten Signale werden über eine Leitung 29 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zeitlich verschoben der Auswertestufe 12 für Datentelegramme gemäß Fig. 3 zugeführt.

Neben der Zuführung der empfangenen Funksignale a bis n zur Demodulationsstufe 24 werden die Empfangssignale einem Analog/Digitalwandler 25 zugeleitet. Dieser gibt die gewandelten Signale an eine Auswerteeinheit 26. Dieser Aufbau gestattet die Überwachung der empfangenen Feldstärke der einzelnen Funksignale a bis n. In der Auswerteeinheit 26 wird überprüft, ob die zu den einzelnen Funksignalen a bis n gehörigen Datentelegramme gültig oder ungültig sind, das heißt also, ob sie von einer zu der Funkalarmanlage gehörigen Einheit stammen oder nicht. Stellt sich bei der Überprüfung heraus, daß ein Datentelegramm ungültig ist, wird die Feldstärkengröße herangezogen zur Feststellung, ob eine Funkstörung vorliegt. Hierzu sind die Meldungen der jeweiligen Sender a bis n mit den dazugehörigen Feldstärken in der Auswerteeinheit 26 abgespeichert, so daß die mindestens ankommenden gültigen Feldstärken bekannt sind. Demnach kann entschieden werden, ob die empfangene Feldstärke eines empfangenen Funksignals mit einem ungültigen Datentelegramm stark genug ist, um eine gültige Meldung der Sender zu blocken. Überschreitet eine solche Feldstärke den abgespeicherten Wert für Feldstärken von Signalen mit einem gültigen Datentelegramm, kann dies in der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Die Auswerteeinheit 26 ist darüber hinaus so ausgebildet, daß sie bei der Feststellung, daß sämtliche ankommenden Datentelegramme ungültig sind und alle Feldstärken den besagten Mindestwert für eine vorgegebene Zeitdauer überschreiten, Alarm auslöst, da in diesem Falle die Alarmanlage funktionsuntüchtig ist.

Claims (5)

1. Funkalarmanlage, bestehend aus einer Zentraleinheit mit einer Empfängereinheit zum Empfangen von Funksignalen von Meldeeinheiten in Form von Datentelegrammen, die jeweils ein Ereignis repräsentieren, wobei die Empfängereinheit so auf die Funksignale abgestimmt ist, daß sie nur Datentelegramme von zu der Anlage gehörigen Meldeeinheiten verarbeiten kann, um einen Alarm oder eine Funktion auszulösen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldeeinheiten (1) jeweils wenigstens zwei Funksignale abstrahlen, die eine unterschiedliche Trägerfrequenz aufweisen und in Datentelegrammen fest vorgegebener Kodierung verschlüsselt sind.

2. Funkalarmanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen Meldeeinheiten (1) abgestrahlten Funksignale unterschiedlich kodiert sind.

3. Funkalarmanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung der Funksignale fest verdrahtet auf einer Leiterplatte vorgegeben ist.

4. Funkalarmanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfängereinheit der Zentraleinheit eine Auswerteeinheit (26) vorgesehen ist, welche die Feldstärke jedes empfangenen Funksignals erfaßt, die zugehörigen Datentelegramme auf Zugehörigkeit der sie abgebenden Meldeeinheiten zu der Anlage analysiert, im Falle der Feststellung eines ungültigen Datentelegramms den Wert der empfangenen Feldstärke des betreffenden Funksignals mit einem vorgegebenen Mindestwert vergleicht und bei Überschreiten dieses Mindestwertes um einen vorgebbaren Betrag, wobei dieser Betrag für eine bestimmte Zeitdauer überschritten sein muß, eine Warnanzeige auslöst.

5. Funkalarmanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (26) bei Feststellen der Ungültigkeit aller empfangenen Datentelegramme sowie bei Überschreiten des Mindestwertes der Feldstärken jedes Funksignals um den vorgebbaren Betrag Alarm auslöst.