Bergner, Jürgen (Rossbacher Strasse 9 Braunsbedra, 06242, DE)
Klasu, Werner (Bahnhofstrasse 33 Esperstedt, 06279, DE)
Peters, Dierk (Strasse des Friedens 4 Querfurt-Lodersleben, 06268, DE)
Knüpfer, Jürgen (Ruhäcker 9 Weitramsdorf, 96479, DE)
Bergner, Jürgen (Rossbacher Strasse 9 Braunsbedra, 06242, DE)
Klasu, Werner (Bahnhofstrasse 33 Esperstedt, 06279, DE)
Peters, Dierk (Strasse des Friedens 4 Querfurt-Lodersleben, 06268, DE)
| 1. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem mit einem in sich geschlossenen Übertragungsmedium, das an den Enden einen Abschluss besitzt, wobei an mindestens einem Ende eine zentrale Verarbeitungseinheit den Abschluss bildet, das in sich geschlossene Übertragungsmedium enthält eine beliebige Anzahl von Koppelstellen, an die Sendeund Empfängereinheiten für Informationen bidirektional gekoppelt sind, die Verarbeitungseinheit enthält eine Steuereinheit zum Erzeugen von Steuersignalen, einen Muttergenerator zum Erzeugen von Synchronsignalen und BeobachtungsWarnund Alarmeinrichtungen, wobei jede Sendeund Empfängereinheit und die Verarbeitungseinheit ihre Daten über gesonderte Frequenzkanäle in verschiedene Richtungen sendet. |
| 2. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstellen Richtkoppler oder andere Koppler darstellen. |
| 3. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeund Empfängereinheiten geeignet sind, Audiound/oder Videosignale und/oder MessSteuerund Regelinformationen der Umgebung aufzunehmen. |
| 4. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Stromversorgung vorgesehen ist, die über das in sich geschlossene Übertragungsmedium mit den Sendeund Empfängereinheiten und den Verarbeitungseinheiten verbunden ist. |
| 5. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in sich geschlossene Übertragungsmedium einen oder mehrere Verstärker in Kaskade enthält. |
| 6. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in sich geschlossene Übertragungsmedium einen Lichtleiter darstellt und die Sendeund Empfängereinheiten eine eigene Stromversorgungen besitzen. |
| 7. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstellen aus OptoKopplern bestehen. |
| 8. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit mindestens einen Umschalter für die einzelnen angeschlossenen Sendeund Empfängereinheiten und mindestens einen Kontrollmonitor enthält. |
| 9. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit zusätzlich mindestens einen Langzeitrekorder zum programmierten Aufzeichnen der Signale der Sendeund Empfängereinheiten in beliebiger Reihenfolge und Dauer enthält. |
| 10. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit mit automatischen und/oder manuellen Alarmeinrichtung verbunden ist. |
| 11. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in sich geschlossene Übertragungsmedium eine beliebige Bus, Baum, Sterntopologie oder eine Mischform aufweist. |
| 12. | Komplexes bidirektionales Kontrollund Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an die Verarbeitungseinheit eine Einheit zum Konfigurieren der Sendeund Empfangseinheiten gekoppelt ist. |
Systeme dieser Art werden bisher dadurch geschaffen, daß an entsprechenden für eine Überwachung und Kontrolle vorgesehenen Orten Videokameras installiert werden, die über die erforderliche Verkabelung an eine zentrale Überwachungsstation angeschlossen sind. Von dieser Zentrale aus wird dann die Überwachung durchgeführt und die notwendigen Maßnahmen eingeleitet, um eventuelle Gefahren von Personen oder wertvollen Einrichtungen abzuwenden. Diese Überwachungssysteme können sowohl über ein niederfrequentes Kabel als auch über Funk organisiert werden.
Je nach Größe des zu überwachenden Gebietes oder Systems ist bei diesen Anlagen eine mehr oder weniger umfangreiche Verkabelung erforderlich. Die Installation und die damit verbundene Wartung des Überwachungsprofils kann dadurch sehr aufwendig werden.
Werden hingegen Funkverbindungen für die Übertragung der aufgenommenen Informationen zur Zentrale genutzt, muß beachtet werden, daß nur ein begrenztes Frequenzband mit einer begrenzten zugelassenen Leistung zur Verfügung steht. Dadurch ist das zu überwachende Gebiet und die Reichweite dieser Funksysteme begrenzt. Eine Überwachung in einem geschlossenen Gebäude unterliegt dabei weiteren Beschränkungen infolge im Gebäude selbst vorhandenen Störquellen und Signaldämpfungen. Hinzu kommt,
daß ein solches Funksystem grundsätzlich einfacher gestört, abgehört und manipuliert werden kann als ein drahtgebundenes System.
Für variabel gestaltbare Systeme zur Kontrolle und Überwachung werden in größeren Einrichtungen zum Anschließen, Verteilen, Steuern, Bedienen usw. Kreuzschienen, Multiplexer oder Videoschalter installiert, an die dann wahlweise Aufnahmeeinrichtungen, wie Kameras, Mikrophone, Sensoren usw. angeschlossen werden können. In einer Zentrale werden die angeschlossenen Aufnahmeeinrichtungen dann verschaltet und für die entsprechende Kontroll-und Überwachungsaufgabe programmiert. Diese Überwachungssysteme bleiben selbst bei einer großzügigen Verkabelung starr und inflexibel und erfordern einen erheblichen technischen Aufwand.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein komplexes Kontroll-und Überwachungssystem zu schaffen, das mit einem möglichst geringen Einsatz an Material eine möglichst umfangreiche Kontroll-und Überwachungsfunktion erfüllen kann.
Das Überwachungssystem soll mit einfachen Mitteln erweitert werden können.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen Weiterentwicklungen und/oder besondere Ausgestaltungen der Erfindung.
Das komplexe bidirektionale Kontroll-und Überwachungssystem besteht aus einem in sich geschlossenen Übertragungsmedium, das an beiden Enden einen Abschluss besitzt, wobei an mindestens einem Ende eine zentrale Verarbeitungseinheit den Abschluss bildet. Das in sich geschlossene Übertragungsmedium kann eine beliebige Anzahl von Koppelstellen enthalten, an die Sende-und Empfängereinheiten fur Informationen bidirektional gekoppelt sind, so dass jede Sende-und Empfangseinheit und die Verarbeitungseinheit ihre Daten über gesonderte Frequenzkanäle in verschiedene Richtungen senden kann. Der Transport von Steuersignalen und Daten kann dadurch gleichzeitig erfolgen. Die Verarbeitungseinheit enthält eine Steuereinheit zum Erzeugen von Steuersignalen, einen Muttergenerator zum Erzeugen von Synchronsignalen und Beobachtungs-Warn-und
Alarmeinrichtungen. Die Sende-und Empfängereinheiten sind geeignet, Audio-und/oder Videosignale und/oder Messdaten der Umgebung aufzunehmen. Die Sende-und Empfängereinheiten können also Videokameras, Mikrophone, Messsonden usw. darstellen.
Es ist auch möglich, das in sich geschlossene Übertragungsmedium an beiden Enden mit einer Verarbeitungseinheit abzuschließen. In dieser Ausführungsform kann die Erfindung mit Vorteil in einer U-Bahn oder S-Bahn oder einem anderen Zug eingesetzt werden, wobei die beiden Verarbeitungseinheiten in den beiden Führerständen der Züge untergebracht sind. Der Zug kann auf diese Weise von beiden Führerständen aus überwacht werden. Beim Einsatz des Kontroll-und Überwachungssystems in Zügen können auch Informationen darüber, ob alle Passagiere eingestiegen sind und die Türen geschlossen sind über das in sich geschlossene Übertragungsmedium an eine oder beide Verarbeitungseinheiten übermittelt werden. In gleicher Weise können auch Sprachmitteilungen in die einzelnen Waggons übertragen werden. Dazu werden Lautsprecher in den Waggons und Mikrofone in den Führerständen an die Verarbeitungseinheiten an das in sich geschlossene Übertragungsmedium angeschlossen.
Dieses Übertragungsmedium kann über Steckverbinder zwischen den einzelnen Waggons angeschlossen werden, wobei die Steckverbinder das Übertragungsmedium jeweils abschließen, solange diese nicht mit dem Übertragungsmedium des nachfolgenden Waggons verbunden ist. Auch wenn das Übertragungsmedium an einem Steckverbinder gelöst ist, kann auf diese Weise von beiden Führerständen aus das Kontroll-und Überwachungssystem bis an die Unterbrechungsstelle betrieben werden. Die Konstruktion des Kontroll-und Überwachungssystem erlaubt eine einfache Fehlersuche.
Das in sich geschlossene Übertragungsmedium kann ebenfalls als Energieleitung für die Stromversorgung dienen. So kann eine zentrale Stromversorgung vorgesehen werden, die über das Übertragungsmedium mit den Sende-und Empfängereinheiten, den Verarbeitungseinheiten, den Signalgebern, den Lautsprechern, usw. verbunden ist.
Um auch ein etwas längeres in sich geschlossenes Übertragungsmedium funktionswirksam zu machen, können ein oder mehrere Verstärker in Kaskade eingefügt werden.
Das komplexe bidirektionale Kontroll-und Überwachungssystem kann auch so gestaltet werden, dass das in sich geschlossene Übertragungsmedium einen Lichtleiter darstellt. Die Einkopplung der Signale von den Sendeeinheiten erfolgt dann über Opto-Koppler. Der mit sehr geringen Übertragungsverlusten behaftete Lichtleiter erlaubt die Überbrückung großer Entfernungen, wie sie zum Beispiel bei großen Ausstellungsgeländen, Tunnelsystemen, großen Parkplätzen oder-häusern oder anderen Gebäudekomplexen auftreten können.
Allerdings müssen in diesem Fall die Sende-und Empfängereinheiten eine eigene Stromversorgungen besitzen.
Die Verarbeitungseinheit kann in Übereinstimmung mit der Überwachungsaufgabe mit entsprechenden Geräten ergänzt werden, sollte aber mindestens einen Umschalter für die einzelnen angeschlossenen Empfängereinheiten und einen Kontrollmonitor besitzen. Die Verarbeitungseinheit kann so auch einen Langzeitrekorder zum programmierten Aufzeichnen der Signale der Empfängereinheiten und Signalgeber in beliebiger Reihenfolge und Dauer enthalten. Die Verarbeitungseinheit steuert die Reihenfolge und Dauer der von den Sendeeinheiten empfangenen Signale, die auf dem Langzeitrekorder aufgezeichnet werden sollen. Er kann also die Reihenfolge der Empfängereinheiten bestimmen, deren Daten nacheinander auf dem Langzeitrekorder aufgezeichnet werden sollen und wie lange jeweils die Daten aufgezeichnet werden sollen. Wird jede Sende-und Empfangseinheit mit einem Kode versehen, kann parallel zur Aufzeichnung mindestens ein Kontrollmonitor laufen, die jeweils nur die Daten der Sende-und Empfängereinheiten anzeigen, die vorher mit Hilfe des Umschalters ausgewählt wurden. Im Hintergrund setzt der Langzeitrekorder die Aufzeichnung in der programmierten Weise fort. Bei der Wiedergabe der Bänder des Langzeitrekorders bleibt dann ebenfalls die Anzeige auf dem Kontrollmonitor solange stehen, bis wieder Daten der ausgewählten Sende-und Empfängereinheit vom Band auf den Kontrollmonitor gegeben werden. Bei einer späteren Wiedergabe des aufgezeichneten Bandes können also die von den einzelnen Sende-und
Empfängereinheiten aufgezeichneten Daten nach einer vorherigen Auswahl betrachtet werden.
Es kann bei bestimmten zu überwachenden Einrichtungen vorteilhaft sein, die Verarbeitungseinheit mit einer automatischen Alarmeinrichtung zu verbinden. So kann unabhängig von der Überwachung durch entsprechendes Personal ein Alarm ausgelöst werden. Wird die zentrale Verarbeitungseinheit also mit einem automatisierten Auswertesystem gekoppelt, können bestimmte Maßnahmen zum Schutz von Personen und/oder kostspieligen Sachwerten bereits ohne Einsatz des Überwachungspersonals eingeleitet werden.
Ist an die Verarbeitungseinheit eine Einheit zum Konfigurieren der Sende-und Empfangseinheiten gekoppelt, kann das jeweils angeschlossene oder jeweils aktive Kontroll-und Überwachungssystem automatisch konfiguriert werden. Die Verabreitungseinheit spricht dazu die einzelnen Sende-und Empfangseinheiten an und stellt an diesen die Parameter zum Beispiel die Pegel, Frequenzen, usw. ein.
Für verzweigte Einrichtungen, die mit dem vorliegenden Kontroll-und Überwachungssystem überwacht werden sollen, ist es auch möglich, das in sich geschlossene Übertragungsmedium zu erweitern, indem nicht nur eine Bustopologie sondern auch eine beliebige Baum-oder Sterntopologie oder eine gemischte Topologie für das in sich geschlossene Übertragungsmedium angewendet wird. Es können auf diese Weise auch in einzelnen Teilen einer Einrichtung vorhandene bidirektionale Kontroll-und Überwachungssysteme entsprechend der vorliegenden Erfindung zusammengeschaltet und von einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten überwacht und gesteuert werden.
Es handelt sich also um ein System, bei dem mehrere Sende-und Empfängereinheiten für Informationen beliebiger Art, wie Video-, Audio-oder einfache Meßdaten über ein in sich geschlossenes Übertragungsmedium auf eine zentrale Empfangs-und Verarbeitungseinheit geschaltet werden können, die einen Abschluss des in sich geschlossenen Übertragungsmediums darstellt. Es ist auch möglich, mehrere Empfangs-und
Verarbeitungsgerät an ein in sich geschlossenen Übertragungsmediums anzuschließen. Die Sende-und Empfängereinheiten können aus einer Videokamera, einem Mikrophon, oder aus einfachen Sensoren für bestimmte Umgebungsparameter bestehen. Diese Sende-und Empfängereinheiten werden über die Steuereinheit in der Zentrale gesteuert. Die Verarbeitungseinheit kann zum Beispiel Zoom, Fokussierung, Schwenk usw. einer oder einer Anzahl von Kameras steuern, er kann bestimmte Kameras, Sensoren usw. ein-oder ausschalten, er kann einen gemeinsamen Startpunkt für alle Kameras festlegen, er kann bestimmte Sensoren hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit umschalten usw.. Die Steuersignale für diese Befehle werden ebenfalls über einen festgelegten Frequenzkanal auf dem in sich geschlossenen Übertragungsmedium an die einzelnen Empfängereinheiten gesendet.
Auch die Stromversorgung der dezentralen Einrichtungen kann über das in sich geschlossene Übertragungsmedium realisiert werden. Bei der Überwachung sehr großer Gebiete, in denen der Einsatz von Lichtleitkabel notwendig ist, müssen die Sende-und Empfängereinheiten dezentral mit der erforderlichen Energie versorgt werden.
Der entscheidende Vorteil dieses komplexen bidirektionales Kontroll-und Überwachungssystem besteht darin, dass der Installationsaufwand wesentlich gesenkt wird. Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem in sich geschlossenen Übertragungsmedium, auf dem sowohl der Datentransport als auch die Übermittlung der Steuersignale und die Stromversorgung erfolgt. Dieses in sich geschlossene Übertragungsmedium kann durch Einsatz von Verstärkern verlängert werden und es kann eine fast beliebig Anzahl von Sende-und Empfängereinheiten für Informationen angeschlossen werden. Die Verlängerung des Übertragungsmediums kann zum einen dadurch erfolgen, daß entsprechende Verstärkerstufen eingefügt werden oder dadurch, daß ein Lichtleiter als Übertragungsmedium verwendet wird.
Da in dem drahtgebundenen System praktisch alle Frequenzen genutzt werden können, steht eine sehr hohe Anzahl von Kanälen zur Verfügung, die für die Übertragung der Informationen von den Sende-und Empfängereinheiten genutzt werden können.
Das in sich geschlossene Übertragungsmedium kann aus einer Koaxialleitung bestehen, die ein-oder beidseitig durch eine Verarbeitungseinheit abgeschlossen ist. Diese Ausführungsform ist besonders für Verkehrsmittel geeignet, wie S-Bahnen, U-Bahnen und Zügen, sowie für die Überwachung von Tunnelsystemen usw..
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In den einzelnen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder ähnliche Teile.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Mit 1 ist die Zentrale bezeichnet, in der sich die Empfangseinheiten 7 und die Steuereinheit 8 befinden. Mit der Steuereinheit 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ein Monitor 9, ein GSM-Gerät (global system message) 10 und ein Videorekorder 11 gekoppelt. Es ist auch möglich, diese Steuereinheit 8 mit einem Alarmsystem, einer Datenfernübertragung usw. zu koppeln. Die Steuereinheit 8 ist außerdem mit einem Muttergenerator 12, der die Taktsignale erzeugt, und einem Steuersignalgeber 13 verbunden. Das in sich geschlossene Übertragungsmedium 3 wird als eine einzige Leitung von den einzelnen zu überwachenden Stationen 2 und weiteren in der Darstellung nicht gezeigten Stationen in die Zentrale 1 geführt. Dort ist zunächst eine Koppelstelle 4, in die im wesentlichen die Steuersignale für die Geräte in den Stationen 2 eingekoppelt werden, und nachfolgend ein Verteiler 6 angeordnet, der auf die einzelnen Empfängereinheiten 7 verteilt, die entsprechend den Frequenzkanälen auf dem in sich geschlossenen Übertragungsmedium 3 abgestimmt sind. Die Koppelstelle 4 in der Zentrale 1 ist über einen HF-Sender 15 mit dem Muttergenerator 12 gekoppelt. Über diese Verbindung werden die zur Steuerung der einzelnen Sende-und Empfangseinheiten in den zu überwachenden Stationen 2 usw. erforderlichen Signale erzeugt. Auf dem in sich geschlossenen Übertragungsmedium 3 sind soviel Koppelstellen, eine zum Einkoppeln von Signalen 4 und eine zum Auskoppeln von Signalen 5, angeordnet, wie Stationen für die Überwachung vorhanden sind. Die Station 2 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einer Kamera 17 ausgerüstet. Es ist auch möglich, eine oder alle Stationen 2 mit einem
Notschalter auszustatten, die über die aufgenommenen Daten ausgelöst werden können.
Andere Stationen 2 zur Überwachung können mit anderen Sende-und Empfangseinheiten 17 ausgerüstet sein. Das in sich geschlossene Übertragungsmedium 3 ist am entgegengesetzten Ende zur Zentrale mit einem Abschlusswiderstand 18 abgeschlossen.
Statt des Abschlusswiderstandes 18 kann ebenfalls eine Zentrale 1 angeschlossen sein, die dann den Abschluss des in sich geschlossenen Übertragungsmediums 3 bildet.
Die Zentrale 1 konfiguriert zunächst die einzelnen Sende-und Empfangseinheiten, in dem Ausführungsbeispiel eine Videokamera 17 in den Stationen 2. Die über einen HF-Sender 15 angeschlossene Steuereinheit 8 erzeugt die erforderlichen Signale zum Einstellen der Geräte in den Stationen 2. Diese Signale werden über eine Koppelstelle zum Einkoppeln von Signalen 4 auf das in sich geschlossene Übertragungsmedium 3 zu den Stationen 2 geleitet. Über Koppelstellen zum Auskoppeln von Signalen 5 werden diese Signale von den Stationen 2 aufgenommen, über eine Auswerteeinheit für die Steuersignale 16 bewertet und zum Einstellen an die einzelnen Sende-und Empfangseinheiten, hier eine Videokamera 17, weitergeleitet. Die in dem Ausführungsbeispiel angeschlossene Videokamera 17 empfängt die Umgebung der Station 2 und gibt die empfangenen Videosignale über einen HF-Sender 15 an die Koppelstelle zum Einkoppeln von Signalen 5 auf das in sich geschlossene Übertragungsmedium 3 zum Weiterleiten an die Zentrale 1 oder die Zentralen an beiden Enden des in sich geschlossenen Übertragungsmediums 3. In der Zentrale 1 werden die von den einzelnen Stationen 2 eingehenden Signale über einen Verteiler 6 auf die entsprechenden Empfängereinheiten 7 selektiert und auf die Steuereinheit 8 gegeben. Die Steuereinheit 8 gibt diese Signale auf einen Monitor 9, eine mobile Fernverbindung 10 (z. B. ein GMS-Gerät) und/oder einen Langzeitrekorder 11. Es ist auch möglich, diese Signale auf ein Alarmsystem, eine Datenfernübertragung usw. zu übergeben.