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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Gebäudeüberwachung
und -steuerung zur Verwendung im kommerziellen und Wohnbereich. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung Gebäudeüberwachungs- und steuersysteme
einschließlich
von Sicherheits-, Heizungs-, Lüftungs-,
Klimatisierungs- und anderen Systemen, bei denen drahtlose zweiseitig
gerichtete Hochfrequenzkommunikation zwischen Haupteinheiten und
abgesetzten Einheiten verwendet wird. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung abgesetzte Einheiten mit geplanten Übertragungen,
die so koordiniert sind, daß Zusammenstöße zwischen
geplanten Übertragungen
vermieden werden.
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STAND DER TECHNIK
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Gebäudeüberwachungs-
und -steuersysteme einschließlich
Sicherheits-, Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungs- und anderer Überwachungs-
und Steuersysteme werden zunehmend sowohl in kommerziellen Gebäuden als
auch in Wohnungen benutzt. Bei Sicherheitssystemen beruht die zunehmende
Verwendung teilweise auf einer langzeitigen Wahrnehmung steigender
Kriminalität
und einer wachsenden Kenntnis der Verfügbarkeit von Gebäudeüberwachungs-
und -sicherheitssystemen. Bei Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystemen beruht
die zunehmende Verwendung teilweise auf dem Wunsch, Heizungs- und
Kühlungskosten
zu verringern und Energie zu sparen.
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Ein
Gebäudeüberwachungs-
und/oder -steuersystem enthält
typischerweise verschiedene an Erfassungsvorrichtungen angekoppelte
abgesetzte Einheiten und mindestens eine Haupteinheit, die typischerweise
an einer zentralen Stelle im Gebäude sitzt
und Anzeigefunktionen und Meldefunktionen zu einer anderen Stelle
wie beispielsweise einem zentralen Meldedienst oder einer Polizeidienststelle
enthalten kann. Abgesetzte Einheiten sind in der Vergangenheit fest
mit der Haupteinheit verdrahtet gewesen. Beispielsweise sind in
einem Sicherheitssystem oft Reed-Schalter oder Hall-Schalter in
der Nähe von
bei Türen
und Türzargen
befindlichen Magneten angeordnet, wobei das Öffnen einer Tür Kontinuität herstellt
oder unterbricht und das sich ergebende Signal von der Haupteinheit
empfangen wird.
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Bei
fest verdrahteten Systemen können
die abgesetzten Einheiten und die Erfassungsvorrichtungen beinahe
dieselben sein. Beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung eine
Folienspur auf einer Glasscheibe und die abgesetzte Einheit Drahtanschlüsse mit
wahlweiser Signalaufbereitungseinrichtung sein, die zu einem mit
der Haupteinheit verbundenen Drahtpaar führen. Festverdrahtete Einheiten können am
leichtesten in einem Neubau installiert werden, wo das Verlegen
von Drahtpaaren leichter als in bestehenden Gebäuden ist. Die Installation
von fest verdrahteten Systemen kann in bestehenden Gebäuden teilweise
aufgrund der Lohnkosten des Verlegens von Drähten durch bestehende Wände und
Decken sehr kostspielig sein. Insbesondere kann, Punkt für Punkt
gesehen, die nachträgliche
Installation in Wohnhäusern
teuer sein, da Häuser
oft nicht für
eine fortlaufende Änderung
konstruiert sind, so wie es viele Bürogebäude sind. Beispielsweise weisen
die meisten Häuser
keine Hängedecken
und Verteilerschränke
in regelmäßigen Abständen auf. Bei
Häusern
können
die ästhetischen
Erwartungen höher
sein als bei kommerziellen Bürogebäuden und erfordern
größere Sorgfalt
bei der Installation und Verdeckung von Verdrahtung.
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Drahtlose
Sicherheitssysteme haben wachsende Verbreitung gefunden. Bestehende
Systeme verwenden Hochfrequenzübertragung,
häufig
im Bereich von 400 MHz. Mit drahtlosen Systemen kann die Notwendigkeit
an Verdrahtung zwischen abgesetzter und Haupteinheit bzw. -einheiten
sehr verringert werden. Insbesondere können drahtlose Systeme ohne
Verdrahtung zwischen den abge setzten Einheiten und den Haupteinheiten
kommunizieren. Abgesetzte Einheiten erfordern immer noch Strom für ihren
Betrieb und können
Verdrahtung erfordern, um diesen Strom zuzuführen, woraus ein zusätzliches
Erfordernis für
Stromverdrahtung entstehen kann, wo der Strom in fest verdrahteten
Systemen über
die zum Kommunizieren zwischen abgesetzten Einheiten und der Haupteinheit
benutzte Verdrahtung bereitgestellt worden ist. Durch das Stromerfordernis kann
der Vorteil der Drahtlosigkeit von Hochfrequenzeinheiten teilweise
aufgehoben werden, da noch einige Verdrahtung erforderlich ist.
Oft wird das Stromversorgungsverdrahtungserfordernis durch die Verwendung
von Batterien eliminiert. Die Batterielebensdauer ist größtenteils
eine Funktion des Stromverbrauchs der abgesetzten Einheiten. Der
Stromverbrauch ist sowohl von der Elektronik als auch dem Übertragungs-Einschaltzyklus der
Einheit abhängig.
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Bei
gegenwärtigen
drahtlosen Systemen werden typischerweise abgesetzte Einheiten benutzt,
die nur senden können,
und Haupteinheiten, die nur empfangen können. Abgesetzte Einheiten übertragen
oft Sensordaten unnötig
lange und mit höherem
Strom als erforderlich, da keine Zweirichtungsfähigkeit besteht, und daher
keine Möglichkeit, daß die Haupteinheit
den Empfang der ersten Nachricht der abgesetzten Einheit oder eine
Niederstromnachricht bestätigen
kann. Manchmal übertragen
die abgesetzten Einheiten in regelmäßigen periodischen Zeitabständen eine
Gesundheitszustandsnachricht. Mit der Gesundheitszustandsnachricht
wird die Gesundheit der abgesetzten Einheit mitgeteilt, und sie enthält manchmal
Sensordaten und informiert die Haupteinheit darüber, daß die abgesetzte Einheit noch
funktioniert.
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Die
periodischen Übertragungen
können
an den abgesetzten Einheiten durch Handeinstellung von DIP-Schaltern
oder Bereitstellung von lokaler Programmierung für die abgesetzten Einheiten
geplant werden. Die Zeitplanung der Übertragungen der abgesetzten
Einheiten kann jedoch typischerweise nicht durch die Haupteinheit
gesteuert oder eingestellt werden, da die Kommunikation zwischen Haupt-
und abgesetzten Einheiten einseitig gerichtet ist. Die Haupteinheit
hat einfach keine Möglichkeit
einer Benachrichtigung der Änderung
der Zeitgabe von durch die abgesetzten Einheiten bereitgestellten Übertragungen.
Da keine Koordination zwischen den Übertragungszeiten der abgesetzten
Einheiten besteht, können
zwischen den Übertragungen
einer abgesetzten Einheit Zusammenstöße auftreten, die die Gesamtzuverlässigkeit
des Systems verringern können.
Um die Wahrscheinlichkeit zu steigern, daß eine bestimmte Übertragung
einer abgesetzten Einheit von der Haupteinheit empfangen wird, kann
die abgesetzte Einheit dieselben Übertragungen viele Male tätigen. Dadurch
kann jedoch der von den abgesetzten Einheiten verbrauchte Strom
bedeutsam erhöht werden.
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Was
daher wünschenswert
wäre, ist
ein zweiseitig gerichtetes drahtloses Überwachungs- und/oder Steuersystem
mit vorbestimmten oder periodischen, auf systemweiter Basis koordinierten Übertragungen
einer abgesetzten Einheit, um einen Zusammenstoß zwischen den geplanten Übertragungen
zu verringern oder zu vermeiden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit
des Systems bedeutsam gesteigert werden, und der von den abgesetzten
Einheiten verbrauchte Strom könnte
verringert werden.
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In
der
DE-A-4344172 ist
ein System mit Haupteinheit und abgesetzter Einheit offenbart, bei dem
die abgesetzten Einheiten zur Haupteinheit übertragen, obwohl die Haupteinheit
keinen Sender aufweist. In der
CH-A-673184A ist ein System offenbart, bei
dem eine Haupteinheit abgesetzte Einheiten auf Daten abfragt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Gebäudeüberwachungssystem gemäß Anspruch
1 bereit.
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Auch
bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch
5.
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Der
Hauptzeitplan kann eine aus Elementen gebildete zeitlich geordnete
Datenstruktur sein, wobei jedes Element eine Kennzeichnung einer
abgesetzten Einheit, eine zu verwendende Sendefrequenz, eine Zeit
zum Erwarten einer Sendung von der abgesetzten Einheit und die nächste Zeit,
zu der die abgesetzte Einheit eine Nachricht mit geplanter oder
vorbestimmter Zeit senden soll, umfaßt. Im allgemeinen kann der
Hauptzeitplan eine Tabelle, ein Datenfeld, ein Datenfeld mit verknüpften Listen
zu dem Elementfeld, eine verknüpfte
Liste oder eine beliebige sonstige Datenstruktur sein. Der Hauptzeitplan
ist vorzugsweise mit vorbestimmten Sendezeiten der abgesetzten Einheit
belegt, die so berechnet sind, daß die vorbestimmten Sendezeiten
nicht miteinander zusammenstoßen.
Es wird in Betracht gezogen, daß der
Hauptzeitplan in Echtzeit geändert werden
kann, beispielsweise, wenn die aktuelle Systembetriebsart geändert wird.
Das kann dazu beitragen, die Systemkonfiguration und Systemleistung optimal
zu halten.
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Der
Hauptzeitplan kann in der Haupteinheit unter Verwendung von von
den abgesetzten Einheiten erhaltenen Informationen und aus in den
Haupteinheiten bereitgestellten Informationen wie beispielsweise
Nachschlagetabellen mit Informationen von Merkmalen und Eigenschaften
verschiedener Arten abgesetzter Einheiten erstellt werden. In einem Verfahren
zum Erlangen von Informationen zur Erstellung eines Hauptzeitplans
werden Informationen aus Sendungen der abgesetzten Einheit erhalten
und durch zusätzliche
Fragen und Tabellensuchen für
die gefundene Art der spezifischen abgesetzten Einheit ergänzt. Zu
Informationen, die zum Gewinnen des Hauptzeitplans benutzt werden
können,
gehören
die aktuelle Systembetriebsart, die gewünschte bzw. Ziel-Sendezeit,
die erwartete Sendedauer, der ge wünschte Sicherheitsspielraum
und die einer Antwort zugeordnete Zeit. In einigen Ausführungsformen
wird angenommen, daß die
erwartete Sendedauer für
alle Arten von abgesetzter Einheit konstant ist.
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Der
Hauptzeitplan kann auch dadurch erstellt werden, daß man die
für das
System zulässige Höchstzeit
erlangt, eine höchstzulässige erwartete Sendedauer
erlangt, einen mindestens teilweise auf der Dauer basierenden höchstzulässigen Zeitraum bestimmt,
die maximale Zielzeit durch den maximalen Zeitraum teilt, um die
Gesamt-Elementenzahl zu erhalten, beginnend mit einem Element für jede abgesetzte
Einheit eine Datenstruktur mit dieser Elementenzahl erstellt, ein
Element mit verfügbarer
Zeit mit einer Kennung einer abgesetzten Einheit anfüllt und
dann um den Zielbetrag der Zielzeit der abgesetzten Einheit vorspringt
und ein weiteres Element mit einer Kennung einer abgesetzten Einheit
anfüllt und
dies so lange wiederholt, bis die maximale Zeit abgedeckt worden
ist. Zusammen mit der Kennung der abgesetzten Einheit wird vorzugsweise
auch die nächste
Sendezeit für
die abgesetzte Einheit in das Element eingeschrieben. Weitere beispielhafte
Verfahren und Einrichtugnen zum Erstellen eines Hauptzeitplans sind
in der ausführlichen
Beschreibung beschrieben.
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Zur
Ausführungszeit
kann der Hauptzeitplan elementweise durchlaufen werden, um den vorbestimmten
Sendezeitplan der abgesetzten Einheiten im System zu koordinieren.
In einem System wird ein Element einer Datenstruktur für die erwartete
Sendung einer abgesetzten Einheit zur Zeit der erwarteten Sendung
besucht, bis die Sendung empfangen wird oder bis ein Zeitablauf
eintritt. Wenn die Sendung empfangen wird, wird die Nachricht bestätigt, und
enthält
wahlweise die nächste
Sendezeit für
die abgesetzte Einheit. Wenn die Sendung nicht innerhalb der Zeitablaufzeit
empfangen wird, kann dies notiert werden und in dem Element gespeichert und/oder
eine entsprechende Handlung unternommen werden. In bei den Fällen wird
das nächste
Element im Zeitablauf besucht und der Vorgang wiederholt. In einigen
Ausführungsformen
wird von der abgesetzten Einheit dieselbe Zeitdauer benutzt, bis
sie geändert
wird, wobei die Zeitgabe der Bestätigungsnachricht als Synchronsignal
dient.
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In
einem für
die Ausführung
in einer abgesetzten Einheit geeigneten Vorgang bestimmt die abgesetzte
Einheit eine Zeit für
die Kommunikation mit einer Haupteinheit; wartet in einem Nichtempfangs- und
Nichtsendezustand mit niedrigem Stromverbrauch, daß entweder
ein Zeitgeber-Zeitablauf oder ein Ereignis eintritt; wechselt bei
Erkennung des Ereignisses in einen Sendezustand und sendet Daten zur
Haupteinheit; wechselt bei Eintreten des Zeitablaufs in einen Sendezustand
und sendet Daten zur Haupteinheit; wartet auf Bestätigung von
der Haupteinheit nach dem Senden der Daten und nimmt wieder den
Zustand niedrigen Stromverbrauchs ein. Wenn keine Bestätigung empfangen
wird, wird in bevorzugten Ausführungsformen
eine Sendungswiederholung durchgeführt, manchmal mit einem höheren Strompegel.
In einem Vorgang werden von der abgesetzten Einheit zusammen mit
der Bestätigung Informationen
für die
nächste
Sendung empfangen. Die Bestätigung
kann zum Neusynchronisieren des Zeitgebers der abgesetzten Einheit
mit dem Zeitgeber der Haupteinheit benutzt werden. In einem Vorgang
werden von der abgesetzten Einheit zusammen mit der Bestätigung Frequenzinformationen
in bezug auf die nächste
Sendung empfangen. Die neuen Zeitgeberinformationen und das neue
Synchronsignal können
dazu benutzt werden, den Zeitgeber der abgesetzten Einheit auf Erzeugung
des nächsten
Zeitablaufs zur richtigen vorbestimmten Zeit benutzt werden.
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Wie
oben angedeutet, wird in Betracht gezogen, daß der Hauptzeitplan in Echtzeit
geändert
werden kann, um das System umzukonfigurieren. Dies könnte zum
Optimieren des Systems beitragen, wenn das System seine Betriebsart ändert. Beispielsweise
kann der Hauptzeitplan die Aktualisierungsrate für die in einer aktiven Zone
befindlichen Temperatursensoren steigern und kann die Aktualisierungsrate
für die
in einer nichtaktiven Zone befindlichen Temperatursensoren herabsetzen.
Die Aktualisierungsraten und die diesen zugewiesenen Zeitschlitze
können
so vom Hauptzeitplan in Echtzeit gesteuert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild eines drahtlosen Steuersystems mit einer Haupteinheit
und zwei abgesetzten Einheiten;
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2 ist
ein Blockschaltbild einer drahtlosen abgesetzten Einheit mit einem
an eine Steuerung angekoppelten Sender/Empfänger;
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3 ist
ein Blockschaltbild einer Hauptenheit mit einem an eine Steuerung
angekoppelten Sender/Empfänger;
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4 ist
ein Zustandsübergangsdiagramm eines
Vorgangs, der in einer abgesetzten Einheit ablaufen kann;
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5 ist
ein Zustandsübergangsdiagramm auf
hoher Ebene eines Vorgangs, der in einer Haupteinheit zum Aufbauen
eines Hauptzeitplans von vorbestimmten Sendungen einer abgesetzten
Einheit ablaufen kann;
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6 ist
ein Pseudokodediagramm eines Vorgangs, der in einer Haupteinheit
zum Aufbauen eines Hauptzeitplans von vorbestimmten Sendungen einer
abgesetzten Einheit ablaufen kann;
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7 ist
ein Diagramm eines Hauptzeitplan-Teildatenfeldes nach Ausführung von
vier unterschiedlichen Schritten, wobei das Datenfeld einen Knoten
für jede vorbestimmte
Sendung einer abgesetzten Einheit aufweist, wobei jeder Knoten in
einer mit einem zweiten Element des Datenfeldes verknüpften verknüpften Liste
steht;
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8 ist
ein Diagramm einer teilweise verknüpften Liste nach Ausführung von
vier unterschiedlichen Schritten ähnlich den Schritten der 7,
wobei die verknüpfte
Liste einen Knoten für
jede vorbestimmte Sendung einer abgesetzten Einheit aufweist, wobei
jeder Knoten in einer zeitlich geordneten verknüpften Liste steht; und
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9 ist
ein Teil-Zeitdiagramm entsprechend der Ausführung des Hauptzeitplans der 7 oder 8,
das den Mangel an Zusammenstößen zwischen
vorbestimmten Sendungen darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
ein drahtloses Steuersystem 20 mit einer Haupteinheit 22 und
zwei drahtlosen abgesetzten Einheiten 24 und 25.
Die Haupteinheit 22 enthält eine Antenne 26,
eine Stromversorgungsleitung 28, eine Anzeigefeld-Ausgangsleitung 30,
eine Alarmvorrichtungs-Ausgangsleitung 32 und
eine Telefonleitung 34. Ein erfindungsgemäßes Gebäudeüberwachungs-
und -steuersystem weist typischerweise mindestens eine Haupteinheit
auf, die normalerweise mit Netz-Wechselstrom betromt ist, aber batteriebestromt
sein oder eine Batterie-Reservestromversorgung
aufweisen kann. Die abgesetzte Einheit 24 enthält eine
Antenne 23 und ist an zwei diskrete Sensoreingänge 36 und 38 angekoppelt.
Der Sensoreingang 36 ist ein Schließer-Sensor und der Sensoreingang 38 ist
ein Öffner-Sensor.
Die Sensoren 36 und 38 können Reed-Schalter oder an
Magneten angekoppelte Hall-Vorrichtungen sein, die zum Erfassen
des Öffnens
und Schließens
von Tür
und Fenster benutzt werden. Der Sensor 38 kann ein Foliendurchgangssensor sein,
der zum Erkennen von Glasbruch benutzt wird. Die abgesetzte Einheit 25 enthält eine Antenne 23 und
zwei Analogsensoren 40 und 42. Der Sensor 40 ist
eine Vorrichtung mit veränderlichem Widerstand,
und der Sicherheitsensor 42 ist eine Vorrichtung mit veränderlicher
Spannung. Analogsensoren können
Variablen wie beispielsweise Schwingung, Geräusch, Temperatur, Bewegung
und Druck messen. Sensoren erfassen oder messen typischerweise Variablen
und Ausgangsdaten. Die Daten können
binär oder
diskret, d. h. ein/aus sein. Die Daten können auch kontinuierlich oder
analog sein, d. h. einen Wertebereich aufweisen. Analogdaten können unter
Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Form umgewandelt werden.
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Zu
Beispielen von Sensoren gehören
Raumschutzsensoren wie beispielsweise Türschalter, Fensterschalter,
Glasbruchmelder und Bewegungsmelder. Sicherheitssensoren wie beispielsweise Rauchmelder,
Kohlenmonoxidmelder und Kohlendioxidmelder sind ebenfalls Beispiele
von Sensoren, die zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung
geeignet sind. Andere Sensoren umfassen Temperatursensoren, Wassermelder,
Feuchtigkeitssensoren, Lichtsensoren, Schieberstellungssensoren,
Ventilstellungssensoren, elektrische Kontakte, Stromzählersensoren
und Wasser-, Luft- und Dampfdrucksensoren. Zusätzlich zu Sensoren können auch
Ausgabevorrichtungen bei der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Beispiele von Ausgabevorrichtungen umfassen Ventilantriebe, Schieberantriebe,
Jalousie-Stellantriebe, Heizungssteuerungen und Sprinklerdüsensteuerungen.
In einer Ausführungsform
benutzen abgesetzte Vorrichtungen mit Ausgabefähigkeit Schaltungen, die den
für Sensoren
benutzten Schaltungen gleich oder ähnlich sind, insbesondere für die Kommunikations-
und Steuerungsteile der Vorrichtungen. An Ausgabevorrichtungen angekoppelte
abgesetzte Vorrichtungen sind typischerweise fest mit Stromquellen
verdrahtet, da sie typischerweise mehr Strom als die Sensor-Eingabevorrichtungen verbrauchen.
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Aus
diesem Grund profitieren abgesetzte Vorrichtungen mit Ausgabevorrichtungen
u. U. nicht so sehr von den stromsparenden Merkmalen der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Gebäudeüberwachungs-
und/oder -steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine große
Anzahl von abgesetzten Einheiten aufweisen, die über einen durch die HF-Kommunikation abgedeckten
Bereich ausgebreitet sein können.
Bei einem System können
sich abgesetzte Einheiten rund 5000 Fuß (von freiem Raum) von der
Haupteinheit entfernt befinden. Die eigentliche Entfernung kann
aufgrund von dazwischenliegenden Wänden, Fußböden und allgemein elektromagnetischer
Störung
geringer sein. Systeme können
auch Verstärkungseinheiten
aufweisen, Einheiten die Nachrichten empfangen und weiter übertragen,
um den abgedeckten Bereich zu vergrößern. Bei einigen Systemen
können
Verstärker
einen über
eine lange festverdrahtete Strecke an einen Sender angekoppelten Empfänger aufweisen,
wodurch getrennte Bereiche durch eine Haupteinheit abgedeckt werden
können.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 2 ist ausführlicher eine abgesetzte Einheit 50 mit
einer Antenne 23, einem Sender/Empfänger 52 und einer
Steuerung 54 dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform
sind der Sender/Empfänger 52 und
die Steuerung 54 jeweils an die Stromquelle 56 angekoppelt.
In einer Ausführungsform
enthält
die Steuerung 54 einen programmierbaren Mikroprozessor
wie beispielsweise den PIC-Mikroprozessor. In einer weiteren Ausführungsform
ist die Steuerung hauptsächlich aus
einer einmal programmierbaren oder beschreibbaren Zustandsmaschine
gebildet. Der Sender/Empfänger 52 ist
vorzugsweise ein UHF-Sender/Empfänger,
der im 400- oder 900-MHz-Bereich sendet und empfängt. In einer Ausführungsform
kann der Sender/Empfänger 52 so
eingestellt werden, daß er
auf unterschiedlichen Frequenzen sendet und empfängt und schnell zwischen Frequenzen
umschaltet. Während
der Sender/Empfänger 52 die
Fähigkeit
zum gleichzeitigen Senden und Empfangen enthalten kann, kann der
Sender/Empfänger 52 in
einer bevorzugten Ausführungsform
nur entweder empfangen oder senden, aber nicht beides gleichzeitig.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Steuerung 54 mit der Steuereingangsleitung 58,
der Steuerausgangsleitung 60, der seriellen Eingangsleitung 62 und
der seriellen Ausgangsleitung 64 an den Sender/Empfänger 52 angekoppelt.
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Die
Steuereingangsleitung 58 kann dazu benutzt werden, den
Sender/Empfänger
rückzusetzen, Betriebsarten
einzustellen und Sende- und Empfangsfrequenzen einzustellen. Die
Steuerausgangsleitung 60 kann von der Signalsteuerung 54 dazu
benutzt werden, zu bestimmen, wann Kommunikationsempfänge oder
-sendungen abgeschlossen sind. Die serielle Eingangsleitung 62 kann
zum Einspeisen von zu sendenden Nachrichten sowie zu benutzenden Frequenzen
und anderen Steuerparametern in den Sender/Empfänger 52 benutzt werden.
Die serielle Ausgangsleitung 64 kann zur Bereitstellung
von vom Sender/Empfänger 52 empfangenen
Nachrichten für die
Steuerung 54 und zur Übermittlung
von Informationen über
Signalstärke
zur Steuerung 54 benutzt werden. Die Steuerung und seriellen
Leitungen können
natürlich
für einen
beliebigen Zweck benutzt werden, und die besprochenen Verwendungen
stellen nur wenige Beispiele derartiger Verwendungen in einer Ausführungsform
dar. In einigen Ausführungsformen
werden die seriellen Leitungen zur Übermittlung von Zustands- wie
auch Steuerdaten benutzt.
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Die
abgesetzte Einheit 50 kann auch Sensor-Eingangsleitungen 66 zur
Ankopplung an Sicherheitssensoren und andere Vorrichtungen enthalten. Eine
Rücksetzleitung 68 kann
an einen Rücksetzknopf
angekoppelt sein, um die abgesetzte Einheit 50 rückzusetzen,
wenn Neuinitialisierung der Einheit gewünscht wird, wie beispielsweise
zur Installationszeit oder nach Batteriewechsel. In einigen Ausführungsformen
dient die Batterie-Strom wiederherstellung als Rücksetzfunktion. Es ist eine
Stromleitung 56 dargestellt, die sowohl Sender/Empfänger 52 als
auch Steuerung 54 versorgt. In einigen Ausführungsformen
wird der Strom direkt nur im Steuerungsteil oder dem Sender/Empfängerteil
zugeführt,
wobei der Steuerungsteil vom Sender/Empfängerteil oder umgekehrt versorgt
wird. In der dargestellten Ausführungsform
sind die Steuerung 54 und der Sender/Empfänger 52 für Zwecke
der Darstellung der vorliegenden Erfindung getrennt gezeigt. In
einer Ausführungsform
sind sowohl Steuerung 54 als auch Sender/Empfänger 52 auf
demselben Chip enthalten, wobei ein Teil der an Bord des Chips befindlichen Gatter
zur Verwendung als Steuerungslogik im allgemeinen bestimmt oder
insbesondere als benutzerprogrammierbarer Mikroprozessor benutzt
wird. In einer Ausführungsform
ist ein PIC-Mikroprozessor unter Verwendung von CMOS-Logik auf demselben Chip
wie der Sender/Empfänger
implementiert und der PIC-Mikroprozessor ist in einer interpretierten BASIC-
oder JAVA-Sprache vom Benutzer programmierbar.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 3 ist die Haupteinheit 22 mit
einem Sender/Empfängerteil 70 und
einem Steuerungsteil 72 dargestellt. Die Haupteinheit 22 enthält Steuerleitungen 74 und 76 und
serielle Leitungen 78 und 80. In der dargestellten
Ausführungsform
ist die Rücksetzleitung 82 wie
auch eine programmierbare Eingangsleitung 86, eine Anzeigefeld-LED-Ausgangsleitung 84,
eine Hupen-Ausgangsleitung 32 und eine Telefonleitung 34 enthalten.
Die programmierbare Eingangsleitung 86 kann für viele
Zwecke einschließlich
einer Fernleitungs-Steuerlogik, Eingabe von Tastenanschlägen und
Eingabe von Zeilen von zu interpretierendem und auszuführendem
BASIC- oder JAVA-Kode benutzt werden. Die Anzeigefeld-LED-Leitung 84 kann zum
Steuern von Zustandsinformationen vermittelnden LED auf dem Anzeigefeld
benutzt werden. Die Hupenleitung 32 kann zum Aktivieren
von Warnhupen oder -lampen benutzt werden.
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Die
Telefonleitung 34 kann für Zwecke des automatischen
Hinauswählens
benutzt werden, um einem Meldedienst oder der Polizei Einbrüche zu melden.
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In
einer Ausführungsform
teilen sich die Haupteinheit 22 und die abgesetzte Einheit 50 einen gemeinsamen
Chip mit dem Sender/Empfänger
und der Steuerungslogik. In einer Ausführungsform befinden sich sowohl
Sender/Empfänger
als auch Steuerung an Bord desselben in den abgesetzten Einheiten
benutzten Chips, aber der Steuerungsteil wird durch zusätzliche
programmierbare Steuerungsfunktionalität wie beispielsweise einem
Personal Computer ergänzt,
ersetzt oder verstärkt.
In vielen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Hauptsteuerung bzw. können die
Steuerungen zusätzliche
programmierbare Funktionalität
auf die auf den abgesetzten Einheiten erforderliche Funktionalität erfordern.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der Sender/Empfängerteil der abgesetzten Einheit
in mindestens 3 Betriebsarten arbeiten. In einer Betriebsart arbeitet
der Sender/Empfänger
in einem ”Schlaf”-Modus
mit sehr niedrigem Stromverbrauch, wobei der Sender/Empfänger weder
sendet noch empfängt.
Der Sender/Empfänger kann
durch externe Steuersignale wie beispielsweise die durch aus dem
Steuerlogikteil der abgesetzten Einheit kommenden Steuerleitungen
bereitgestellten erweckt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung kann
nur die Steuerung den Zustand des Sender/Empfängers über die Steuerleitungen wie
beispielsweise Steuerleitungen 58 und 60 in der 2 ändern. In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann der Sender/Empfänger
durch mindestens drei Ereignisse aus dem Schlafmodus erweckt werden.
Ein Ereignis ist das Eintreten einer Sensor-Datenänderung wie
beispielsweise das Öffnen
eines Türschalters oder
eine bedeutende prozentuale Änderung
einer analogen Variablen. Ein weiteres Ereignis ist der Ablauf eines
voreingestellten Zeitraums wie beispielsweise der Ablauf des Zeitraums
zwischen geplanten Gesundheitszustandsübertragungen durch die abgesetzte
Einheit oder zwischen geplanten Gesundheitszustandsabfragungen durch
die Haupteinheit, für
die die abgesetzte Einheit wach zu sein wünscht. Ein weiteres Ereignis
ist das Rücksetzen
der abgesetzten Einheit wie beispielsweise Rücksetzen der Rücksetzleitung 68 in
der 2.
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In
einer Ausführungsform
können
abgesetzte Einheiten so konfiguriert oder programmiert sein, daß sie Sensordaten
nur bei Eintreten eines Zeitablaufs oder Eintreten einer Änderung
senden. Beispielsweise kann ein Temperatursensor so konfiguriert
sein, daß er
alle halbe Stunde oder bei einer Änderung von einem (1) Grad
seit der letzten Sendung sendet. Dadurch kann der Stromverbrauch
sehr herabgesetzt werden.
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In
einer Ausführungsform
kann der Steuerungsteil der abgesetzten Einheit zwar in einem Modus
des niedrigen Stromverbrauchs laufen, ist jedoch in der Lage, externe
Signale und Unterbrechungen zu verarbeiten. In einer Ausführungsform
wird die Zeitgabe von Zeitgebern an Bord des Chips bearbeitet, auf
dem der Sender/Empfänger
und die Steuerung untergebracht sind. In dieser Ausführungsform ist
die Steuerungslogik in der Lage, Zeitgabefunktionen zu verarbeiten,
während
sie sich in einem Modus des niedrigen Stromverbrauchs befindet.
In einer anderen Ausführungsform
wird die Zeitgabe durch Schaltungen außerhalb des Mikroprozessors
bearbeitet, wobei der Mikroprozessor in der Lage ist, auf Unterbrechung
zu reagieren, aber nicht die Zeitgabefunktionalität bearbeiten
kann. In dieser Ausführungsform
kann die Zeitgabe von einem RC-Zeitgeber oder einem außerhalb
des Mikroprozessors befindlichen Quarzoszillator bearbeitet werden,
wodurch der Mikroprozessor in einem Modus sehr niedrigen Stromverbrauchs
liegen kann, während
die externe Zeitgabeschaltung die Zeitgabefunktionalität ausführt. In
einer Ausführungs form
befinden sich sowohl Zeitgabe- als auch Mikroprozessorschaltungen auf
demselben Chip, können
aber zur gleichen Zeit in unterschiedlichen Stromverbrauchmodi laufen.
In einer Ausführungsform
initialisiert die abgesetzte Einheit ausschließlich der Zeitgabeschaltungen
in einem Modus normalen Stromverbrauchs, schläft in einem Modus sehr niedrigen
Stromverbrauchs und läuft
bei Unterbrechung in einem Modus normalen Stromverbrauchs ab, während sie
sendet oder empfängt.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 4 ist in einem Zustandsübergangsdiagramm
ein Verfahren bzw. Algorithmus 150 gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Der Vorgang 150 kann zum Betreiben einer abgesetzten
Einheit wie beispielsweise der in 2 dargestellten
abgesetzten Einheit 50 benutzt werden. Der Vorgang 150 kann
mit einem Zustand OFF (aus) 100 beginnen, wobei die abgesetzte Einheit
abgeschaltet ist, beispielsweise bei einer leeren oder herausgenommenen
Batterie. Wenn Strom angelegt wird, wie beispielsweise bei Einbau
einer Batterie, kann vom Mikroprozessor oder von externen Schaltungen
ein Ereignis POWER-UP (einschalten) 101 erfaßt werden,
wodurch ein Übergang
in einen Zustand WAITING FOR RESET (warte auf Rücksetzen) 102 verursacht
wird. In vielen abgesetzten Einheiten ist ein Rücksetzknopf installiert, um
Neuinitialisierung der abgesetzten Einheit durch die die Einheit
installierende Person zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform
kann ein Rücksetzen
auch über Software
erreicht werden, was nützlich
sein kann, wenn die abgesetzte Einheit irgendwann einmal verwirrt
wird oder lange nichts von der Haupteinheit gehört hat, unter Verwendung eines Überwachungszeitgebers.
Durch ein Ereignis RESET (rücksetzen) 103 kann
ein Übergang
in einen Zustand INITIALIZING (Initialisierung) 104 verursacht
werden. Während
sie sich im Zustand INITIALIZING 104 befindet, können typische
Initialisierungsschritte wie beispielsweise die Durchführung von
Diagnostik, das Löschen
des Speichers, Ini tialisierung von Zählern und Zeitgebern und Initialisierung
von Variablen ausgeführt
werden. Bei Abschluß der
Initialisierung, wie bei 105 angedeutet, kann der Übergang
in einen Zustand GETTING SLOTS (hole Schlitze) 106 eintreten.
Der Zustand GETTING SLOTS 106 wird ausführlicher unten besprochen und
kann den Empfang eines Zeitschlitzes zur Kommunikation mit der Haupteinheit
und den Empfang von Frequenzschlitzen zum Senden zu und Empfangen
von der Haupteinheit umfassen. In einer Ausführungsform werden die bei der
nächsten
Sendung zu benutzenden Frequenzen und die bis zur nächsten Sendung
verbleibende Zeit durch die abgesetzte Einheit in dem Zustand GETTING
SLOTS bestimmt oder erlangt. Bei Abschluß des Zustandes GETTING SLOTS,
wie bei 107 angedeutet, geht der Vorgang in einen Zustand
SLEEPING (Schlaf) 108 über.
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Der
Zustand SLEEPING 108 ist vorzugsweise ein Zustand sehr
niedrigen Stromverbrauchs, in dem der Sender/Empfänger weder
senden noch empfangen kann. Im Zustand SLEEPING 108 befindet
sich die Steuerungsschaltung bzw. der Mikroprozessor vorzugsweise
ebenfalls in einem Zustand sehr niedrigen Stromverbrauchs. Während sie
sich im Zustand SLEEPING 108 befindet, sollte es möglich sein,
daß die
abgesetzte Einheit durch Zeitgeberunterbrechungen oder Vorrichtungssensorunterbrechungen
geweckt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform verbleibt die abgesetzte
Einheit auf unbestimmte Zeit im Zustand SLEEPING 108, bis
sie durch eine Unterbrechung geweckt wird. Bei Empfang eines Ereignisses
SENSOR 109 kann ein Übergang
in einen Zustand TRANSMITTING ALARM (sende Warnung) 110 eintreten.
Während
dieses Übergangs
oder bald danach kann der Sender/Empfänger in einen Sendemodus umgeschaltet
werden. Während
er sich in diesem Zustand befindet, wird eine Warnungssendung durchgeführt, beispielsweise auf
der im Zustand GETTING SLOT 106 bestimmten Sendefrequenz.
Während
er sich in diesem Zustand befindet, kann auch die Übertragung
anderer Zustands- oder Sicherheitsinformationen durchgeführt werden.
Beispielsweise kann die abgesetzte Einheit die Zeitdauer übertragen,
für die
ein Kontakt offen gewesen ist, oder die aktuelle Batteriespannung.
Bei Sendeschluß,
wie bei 111 angedeutet, kann ein Zustand WAITING FOR ACKNOWLEDGE
(warte auf Bestätigung) 112 betreten
werden. Während
er sich in diesem Zustand befindet, kann der Sender/Empfänger in
einen Empfangsmodus mit einer während des
Zustandes GETTING SLOT 106 bestimmten Empfangsfrequenz
umgeschaltet werden. Während sie
sich in diesem Zustand befindet, befindet sich die abgesetzte Einheit
typischerweise in einem höheren Stromverbrauch
in bezug auf den Zustand SLEEPING 108.
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Bei
Empfang einer ACKNOWLEDGEMENT (Bestätigung) von der Haupteinheit,
wie bei 113 angedeutet, kann die abgesetzte Einheit wieder
in den Zustand SLEEPING 108 eintreten. Wenn innerhalb einer
bei 151 angedeuteten TIME OUT-Zeit (Zeitablauf) keine Bestätigung empfangen
wird, kann die Warnung im Zustand TRANSMITTING ALARM 110 wiederholt
werden. Es können
mehrere Wiederholungen versucht werden. Verwendung der Bestätigungsfunktion
wird durch die zweiseitig gerichtete Beschaffenheit der abgesetzten
Einheiten ermöglicht.
Durch das Bestätigungsmerkmal
kann das Erfordernis einiger gegenwärtigen Systeme beseitigt werden,
daß die
abgesetzte Einheit Warnungen mit hoher Leistung, wiederholt und
langfristig rundsendet. Gegenwärtige
Systeme weisen typischerweise nicht abgesetzte Einheiten auf, die
wissen, wann ihre gemeldete Warnung empfangen worden ist, und erfordern
daher wiederholte Sendungen und Sendungen mit hoher Leistung, selbst
wenn eine Einzelwarnungssendung mit niedriger Leistung von der abgesetzten
Einheit empfangen worden sein könnte
oder in der Tat empfangen worden ist.
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Aus
dem Zustand SLEEPING 108 kann auch bei Empfang eines TIMEOUT-Ereignisses
(Zeitablauf) 115 ausgetreten werden. In einer Ausführungsform
wird ein Zeitgeber mit einer während
des Zustandes GETTING SLOT 106 bestimmten Zeitdauer belegt.
In einer Ausführungsform
wird eine Wartezeit bis zum Senden von Zustandsinformationen wie
beispielsweise 300 Sekunden von der Haupteinheit während des
Zustandes GETTING SLOT 106 empfangen. Die Wartezeit kann
entweder direkt benutzt oder mit einem Streubereich eingestellt
werden, um sicherzustellen, daß die
abgesetzte Einheit nicht schläft,
wenn die Zeitdauer abgelaufen ist. Beispielsweise kann eine Wartezeit
von 360 Sekunden in Verbindung mit einem Streubereich von 5 Sekunden
benutzt werden, um die abgesetzte Einheit für eine Empfangszeit von 355
Sekunden bis 365 Sekunden aufzuwecken. Nach Empfang eines Ereignisses TIMEOUT 115 kann
ein Zustandsübermittlungsschritt 114 ausgeführt werden,
der das Einstellen des Sender/Empfängers auf entweder einen Sende-
oder einen Empfangsmodus wie unten besprochen umfassen kann.
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In
einer Ausführungsform
kann ein Zustand WAITING FOR POLL (auf Abfrage warten) 116 eingenommen
werden, und der Sender/Empfänger
wird in einen Empfangszustand mit einer Empfangsfrequenz eingestellt.
In dieser Ausführungsform überträgt die abgesetzte
Einheit solange keinen Gesundheitszustand, bis sie von der Haupteinheit
abgefragt wird. Die abgesetzte Einheit kann in dem Zustand WAITING
FOR POLL 116 bleiben, bis die Zeit abgelaufen ist, woraufhin
die abgesetzte Einheit in den Zustand SLEEPING 108 zurückkehren
kann, bis das Auftreten der nächsten
Zeitdauer abgelaufen ist. Bei einem Verfahren wird eine POLL REQUEST
(Abfrageanforderung) 117 von der Haupteinheit empfangen und
die abgesetzte Einheit geht in einen Zustand TRANSMITTING HEALTH
(übertrage
Gesundheitszustand) 118 über. Während er sich im Zustand TRANSMITTING
HEALTH 118 befindet oder kurz davor, kann der Sender/Empfänger der
abgesetzten Einheit in einen Sendezustand mit der gewünschten Frequenz
versetzt werden. In einer Ausführungsform umfaßt die Abfrageanforderung
die gewünschte
zu benutzende Sendefrequenz. Der Gesundheitszustand und die Sensordaten
und Sensorart der abgesetzten Einheit können übertragen werden. In einer Ausführungsform
kann ein einfaches Signal mit wenig Informationen übertragen
werden. In einer anderen Ausführungsform
sind in der Übertragung
mehr Informationen enthalten. Informationen, die übertragen
werden können,
umfassen die Kennung der abgesetzten Einheit, Batteriespannung,
Empfangssignalstärke
der Haupteinheit und interne Zeit. Bei einigen Ausführungsformen
sind in der Sendung TRANSMITTING HEALTH Sensordaten enthalten. Beispielsweise
kann bei einem Raumtemperatursensor die Temperatur als Teil der
Gesundheits- oder Zustandsnachricht übertragen werden. Auf diese
Weise kann die periodische Nachricht, die dazu benutzt wird, sicherzustellen,
daß die
abgesetzte Einheit noch funktioniert, auch zum Protokollieren der
aktuellen Daten von den Sensoren benutzt werden. Bei einigen Ausführungsformen
ist das Erlangen der Daten zu energieintensiv, und es werden nur
Gesundheitsinformationen der abgesetzten Einheit übertragen. Nach
Abschluß des
Zustandes TRANSMITTING HEALTH 118, wie bei 119 angedeutet,
kann ein Zustand WAITING FOR ACK (warte auf Bestätigung) 120 ausgeführt werden.
Ein Zustand WAITING FOR ACK wird in einigen Ausführungsformen ausgeführt, um
auf eine Bestätigung
und/oder ein Synchronsignal zu warten. Ein Synchronsignal kann zum
Rücksetzen
eines internen Zeitgebers benutzt werden, der bei der Bestimmung
des nächsten
Mals des Aufwachens aus dem Zustand SLEEPING 108 zu benutzen ist.
Ein Synchronsignal kann dazu benutzt werden, zu verhindern, daß kleine
Zeitgeberungenauigkeiten der abgesetzten Einheit sich mit der Zeit
zu großen
Ungenauigkeiten ansammeln und erlauben, daß die Zeitgabe der abgesetzten
Einheit sich von der Zeitgabe der Haupteinheit entfernt. Bei einigen
Ausführungsformen
wird ein von der Haupteinheit empfangenes Bestätigungssignal zum Rücksetzen
des vom Zeitablaufereignis 109 benutzten Zeitintervalls
benutzt. Bei einigen Ausführungsformen
umfaßt
das Bestätigungssignal eine
neue Zeit und/oder neue Frequenzen, die von der abgesetzten Einheit
für den nächsten Zustand
SLEEPING und Sende- und Empfangszustand zu benutzen sind. Auf diese
Weise kann die Haupteinheit eine feste Kontrolle über die nächste Gesundheitsübertragungszeit
und die nächsten
Empfangs- und Sendefrequenzen bewahren. Nach Empfang des Bestätigungs-
oder Synchronsignals, wie bei 121 angedeutet, kann ein
Zustand CALCULATING NEW TIME (berechnen neue Zeit) 122 ausgeführt werden,
um eine neue Zeit zu bestimmen, die zur Bestimmung der Zeitgabe
des Ereignisses 115 zu benutzen ist.
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Bei
einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung tritt nach Ablauf eines Zeitgebers ein Ereignis TIMEOUT
(Zeitablauf) 155 ein, das zur Ausführung des Zustandes TRANSMITTING
HEALTH 118 anstatt des Zustandes WAITING FOR POLL 116 führen kann.
Nach Eintreten des Ereignisses 155 kann die abgesetzte
Einheit sofort Gesundheitsdaten übertragen.
Bei einigen Ausführungsformen
sind in von der Haupteinheit zur abgesetzten Einheit übertragenen
Bestätigungs-
oder Synchronnachrichten neue Sendezeiten, Sendefrequenzen und Markierungen
enthalten, die anzeigen, ob auf Haupteinheitabfrage zu warten ist.
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Ausführung des
Zustandes TRANSMITTING HEALTH 118 und nachfolgende Schritte
sind wie schon beschrieben. Bei einer Ausführungsform kann die Entscheidung,
ob das Ereignis TIMEOUT 115 oder 155 zu erzeugen
ist, als Reaktion auf eine von der Haupteinheit empfangene Nachricht
in der abgesetzten Einheit getroffen werden. Der Vorgang, bei dem
das Ereignis TIMEOUT 155 benutzt wird, wird bevorzugt.
Der Vorgang, bei dem das Ereignis TIMEOUT 115 benutzt wird,
ist als alternative Ausführungsform
dargestellt, die für
einige Anwendungen geeignet ist.
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Abgesetzte
Einheiten, bei denen die vorliegende Erfindung benutzt wird, können daher
in einem Schlafmodus sehr niedrigen Stromverbrauchs verbleiben,
in dem sie weder empfangen noch senden. Ein Aspekt der vorliegenden
Erfindung, der dies ermöglicht,
ist die Koordination der Zeitgabe zwischen Haupteinheit und abgesetzten
Einheiten. Insbesondere sollte die Haupteinheit, wenn die abgesetzte Einheit
aufwacht und in der Lage ist, über
ein Zeitfenster hinweg zu empfangen, die Startzeit und die zeitliche
Breite dieses Zeitfensters kennen, um in der Lage zu sein, innerhalb
dieses Fensters zu senden, wenn eine solche Übertragung wünschenswert
ist. Insbesondere sollte, wenn die Haupteinheit einen Zeitschlitz
bzw. ein Zeitfenster zum Empfangen des Gesundheitszustandes einer
bestimmten abgesetzten Einheit zugewiesen hat, diese bestimmte Einheit ihren
Gesundheitszustand innerhalb dieses Zeitfensters übertragen,
um gehört
zu werden. Koordination zwischen Haupteinheit und abgesetzten Einheiten kann
die Koordination dessen umfassen, welche Frequenzen zu benutzen
sind, ob eine Übertragung empfangen
worden ist, in welchem Zeitintervall die Gesundheitsdaten zu senden
sind und wann mit dem Senden der Gesundheitsdaten zu beginnen ist.
Diese Koordination wird vorzugsweise mit Kommunikation zwischen
Haupteinheit und abgesetzten Einheiten erhalten. Insbesondere kann
durch Kommunikation von der Haupteinheit zur abgesetzten Einheit
festgelegt werden, welche Frequenzen zu benutzen sind, wann Gesundheitsdaten
zu übertragen
sind und ob die letzte Sendung einer abgesetzten Einheit durch die
Haupteinheit empfangen wurde. Die Tatsache, daß diese Daten durch die abgesetzte
Einheit empfangen werden können,
bedeutet, daß die
abgesetzte Einheit durch Wechseln zu einer anderen Sendefrequenz,
Wechseln zu einer anderen Sendeleistung, Wechseln zu einem anderen
effektiven Zeitintervall oder Beginn des Zeitintervalls reagieren
kann und in Abwesenheit einer Bestätigung von der Haupteinheit die
Sendung wiederholen kann. Wenn die Zeitfenster für die periodische Übertragung
von Gesundheitsdaten zwischen abgesetzter Einheit und Haupteinheit festgelegt
worden sind, kann die abgesetzte Einheit einen hohen Prozentsatz
der Zeit in einer Schlafbetriebsart mit sehr niedriger Leistung
verbringen und muß nur
in eine Betriebsart höheren
Stromverbrauchs wechseln, um Sensoränderungen zu übertragen
und periodisch Gesundheits- oder Sensordaten zu übertragen.
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Bei
einer Ausführungsform
kennt nur die Haupteinheit die Gesamtzeitgabe oder den Gesamtzeitplan
des Sicherheitssystems, wobei die abgesetzten Einheiten nur die
Zeit bis zum Beginn des nächsten
geplanten Zustandes TRANSMITTING HEALTH von der abgesetzten Einheit
oder die Zeit bis zum Beginn der nächsten Periode WAITING FOR POLL
der abgesetzten Einheit kennt. Bei dieser Ausführungsform wird der in der
abgesetzten Einheit erforderliche Betrag an Verarbeitungsleistung
niedrig gehalten, während
nur die Haupteinheit den Gesamtzeitplan der Zeitschlitze kennt.
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Hinzufügung von
Empfängern
zu den abgesetzten Einheiten erlaubt Einstellung von Frequenzen
als Reaktion auf Kommunikationsschwierigkeiten. Bei einer typischen
Gebäudeinstallation
sind abgesetzte Einheiten in der Nähe von Türen und Fenstern installiert
und eine Haupteinheit ist oft an einer zentralen Stelle installiert.
Mit der Zeit werden besonders in einem kommerziellen Gebäude Möbel, Wände, Türen und
Raumteile zugefügt,
die die durch das Gebäude übertragene
HF-Strahlung zwischen abgesetzten und Haupteinheiten dämpfen können. Auch können Reflexionen
auftreten, die Raleigh-Löschung bei
gewissen Frequenzen verursachen und die Wirksamkeit von Kommunikation
bei gewissen Frequenzen an gewissen Stellen wie beispielsweise in
Ecken sehr reduzieren. Verwendung von bidirektionaler Kommunikation
zwischen Haupteinheit und abgesetzten Einheiten erlaubt eine adaptive
Auswahl von Frequenzen mit der Zeit, ohne irgendwelche Arbeit im
Feld an entweder Haupteinheit oder abgesetzten Einheiten zu erfordern.
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Damit
ein drahtloses Gebäudeüberwachungs-
und -steuersystem funktionieren kann, ist es wichtig, daß die abgesetzten
Einheiten periodisch Gesundheitsdaten und/oder Sensorwertdaten senden
können.
Beispielsweise kann es wünschenswert sein,
daß Sicherheitssensoren
periodisch die einfache Tatsache übertragen, daß sie noch
funktionieren. Auch kann es wünschenswert
sein, daß Temperatursensoren
periodisch die Raumtemperatur übertragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
bedeuten periodische Messungen im wesentlichen regelmäßig beabstandete
Zeitabstände
wie beispielsweise das Senden von Temperaturmessungen alle 5 Minuten.
Bei einigen Ausführungsformen
können
periodische Messungen je nach Betriebsart in veränderlichen Zeitabständen gesendet
werden. Beispielsweise könnten
Temperaturen häufiger
während
Anheizzeiten wie beispielsweise am frühen Morgen gesendet werden.
Periodische Sendungen können
daher Sendungen umfassen, die zu vorbestimmten Zeiten getätigt werden
oder in Zeitabständen,
wo diese Zeitabstände
sich mit der Zeit zwar ändern,
aber vorbestimmt bleiben. Dies kontrastiert mit als Reaktion auf Sensorwertänderungen
getätigten
Sendungen wie bei Einbruchmeldern oder Gradientenmeldern.
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Wenn
zwei abgesetzte Einheiten zur selben Zeit senden, übersprechen
sie einander und können ihre
gegenseitigen Nachrichten für
die empfangende Haupteinheit unkenntlich machen. Eine Art und Weise,
auf die dieses Problem behandelt werden kann, umfaßt Zusammenstoßerkennung
und Wiederholungsprotokolle. Eine andere Art, dieses Problem zu behandeln,
umfaßt
die Verwendung eines Haupt- oder
Globalzeitplans zum Koordinieren periodischer Übertragungen, so daß Zusammenstöße zwischen periodischen Übertragungen
vermieden werden. Eine Art, einen globalen oder Hauptzeitplan aufzubauen
ist, eine Tabelle oder sonstige Datenstruktur in der Haupteinheit
aufzubauen und diese Tabelle oder Datenstruktur zur Ablaufzeit zu
durchfahren. Die Haupteinheit kann dann Übertragungen von abgesetzten
Einheiten zu vorbe stimmten Zeiten oder in periodischen Zeitabständen empfangen,
indem sie vorher die nächste
Sendezeit zur abgesetzten Einheit übertragen hat und die abgesetzte
Einheit zu dieser vorbestimmten Zeit sendet. Der Hauptzeitplan sollte
die gewünschten
bzw. Zielzeiten berücksichtigen,
die für
eine gegebene Art von abgesetzter Einheit oder Sensor gewünscht werden,
und kann auch die geschätzte
Sendedauer berücksichtigen.
Der Hauptzeitplan sollte eine koordinierte Menge von Sendezeiten
der abgesetzten Einheit bereitstellen, die nicht miteinander zusammenstoßen.
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Nunmehr
auf 5 bezugnehmend ist ein Vorgang 300 zum
Aufbauen einer Haupttabelle dargestellt. Der Vorgang 300 kann
in einer Haupteinheit ablaufen. Der Vorgang 300 kann in
einem Zustand OFF (aus) 302 beginnen und zu einem Zustand
WAITING FOR RESET (warte auf Rücksetzen) 304 fortschreiten,
wenn ein Ereignis POWER-UP (einschalten) 301 gemessen wird.
Bei Messen eines Ereignisses RESET (Rücksetzen) 303 wird
in einen Zustand INITIALIZING (Initialisieren) 306 eingegangen.
Ein Ereignis RESET kann automatisch bei Anlegen von Strom erzeugt
werden oder kann ein von Hand erzeugtes Ereignis sein, um einen
kontrollierten Neustart nach Stromausfall sicherzustellen. Ein Ereignis RESET
kann auch von der Software erzeugt werden, um das System neu zu
starten, wenn das Überwachungssystem
verwirrt wird oder Synchronization zwischen Haupteinheit und abgesetzten
Einheiten verliert. Der Zustand INITIALIZING 306 kann System-
und Programminitialisierungen einschließlich von Zeitgeber-, Variablen-
und Speicherinitialisierungen umfassen.
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Bei
Abschluß der
Initialisierung wie bei 307 angedeutet kann in einen Zustand
BUILDING TAKLE (Aufbau der Tabelle) 308 übergegangen
werden. Der Zustand BUILDING TAKLE 308 kann mehrere Teilschritte
darin enthalten. Bei einer Ausführungsform fordert
die Haupteinheit keine Informationen von der abgesetzten Einheit
an, sondern verläßt sich
stattdessen auf die Tatsache, daß die abgesetzten Einheiten
möglicherweise
schon eine Zustands- oder Gesundheitsnachricht in irgendeinem vorbestimmten oder
periodischen Zeitabstand senden und eine Kennung der abgesetzten
Einheit einschließlich
der Art der abgesetzten Einheit in der Nachricht enthalten ist. Der
Zustand BUILDING TABLE 308 zeigt eine solche Ausführungsform.
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In
einem Zustand WAITING FOR TRANSMISSION (warte auf Sendung) 310 wird
der Sender/Empfänger
der Haupteinheit in einen Empfangsmodus mit einer Vorgabefrequenz
versetzt und erwartet den Empfang einer Sendung von einer abgesetzten
Einheit auf dieser Frequenz. Bei einer Ausführungsform schalten die abgesetzten
Einheiten, nachdem ihre periodischen Sendungen eine Zeitlang nicht
bestätigt
worden sind, auf eine Vorgabe-Sendefrequenz mit einer Vorgabe-Leistungseinstellung
und mit einer Vorgabezeitdauer um. Bei einer Ausführungsform
ist diese Vorgabezeitdauer die letzte benutzte Zeitdauer und für die erste,
nach Initialisierung gesendete Sendung kann anstelle der letzten
Sendefrequenz eine in Firmware eingestellte Vorgabe benutzt werden.
Man sollte bedenken, daß die
Initialisierung der Haupteinheit vorzugsweise kein häufiges Vorkommnis
ist und daß die
Gesamtinitialisierung der Haupttabelle vorzugsweise ebenfalls kein
häufiges Vorkommnis
ist. Die Zufügung
neuer abgesetzter Einheiten erfordert vorzugsweise keine Gesamtinitialisierung
der Haupteinheit. Bei Hinzufügung
einer neuen abgesetzten Einheit stellt das Installationsverfahren
bei einigen Ausführungsformen
sicher, daß die
abgesetzte Einheit ungefähr
zur Installationszeit in den Hauptzeitplan eingepaßt wird.
Bei einigen Ausführungsformen überträgt die neue
abgesetzte Einheit einfach zu einer Vorgabezeit und mit einer Vorgabefrequenz,
auf die die Haupteinheit abgestimmt ist. Bei einigen Ausführungsformen
weist die Haupteinheit einen zweiten Empfänger auf, hauptsächlich zum
Erkennen von neuen oder verwirrten abgesetzten Einheiten, die mit
der Vorgabefrequenz aktiv werden. Bei einigen Ausführungsformen überträgt die Haupteinheit
periodisch die aktuelle Haupt-Vorgabe-Empfangsfrequenz für die Haupteinheit
auf einer Vorgabe-Haupt-Sendefrequenz. Bei einigen Ausführungsformen
schließt
dies eine vorbestimmte Zeit ein, zu der die Haupteinheit auf dieser Frequenz
mithört.
Die abgesetzten Einheiten, die neu oder verwirrt sein können, können auf
dieser Frequenz und/oder zu dieser Zeit senden, um den Vorgang zu
beginnen, in den Hauptzeitplan eingepaßt zu werden.
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Bei
Empfang einer Übertragung
von einer abgesetzten Einheit wie bei 309 angezeigt wird
ein Zustand 312 GETTING REMOTE IDS AND TYPES ausgeführt. Bei
einer Ausführungsform
umfaßt
ein Zustand GETTING REMOTE IDS AND TYPES das Abrufen der Identifikationen
und Typen der abgesetzten Einheiten aus der periodischen Zustandsmeldung
und die Tabellensuche nach anderen Informationen wie beispielsweise
die Suche nach Sensortypen auf Grundlage der Identifikationen der
abgessetzten Einheiten. Bei einer Ausführungsform umfaßt ein Zustand
GETTING REMOTE IDS AND TYPES die Verwendung einer Empfangszeit der
abgesetzten Einheit nach der empfangen Sendung von der abgesetzten
Einheit zum Senden einer Nachricht von der Haupteinheit zu der abgesetzten
Einheit mit der Anforderung von Informationen wie beispielsweise
Typ des angebrachten Sensors, Identifikation der abgesetzten Einheit,
Seriennummer der abgesetzten Einheit und anderen Informationen,
die normalerweise nicht in regelmäßigen Zeitabständen übertragen
werden würden.
So kann der Zustand 312 Fragen von der Haupteinheit und
Antworten von der abgesetzten Einheit enthalten. Im Zustand 312 kann
eine Tabelle mit den benötigten
Informationen für
jede abgesetzte Einheit hinzugefügt
werden, die sich während
der Tabellenaufbauzeit gemeldet haben. Bei einer Ausführungsform
wird die Tabellenaufbauzeit als Vorgabe als die für die Vorrichtungen
zulässige
Höchstzeitdauer
eingestellt, beispielsweise 60 Minuten.
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Bei
einigen Ausführungsformen
kann der Zustand 312 die Einstellung der nächsten Sendezeit
für die
abgesetzte Einheit auf einen gewünschten
Wert enthalten, hauptsächlich
für Zwecke
des Aufstellens eines Hauptzeitplans wie unten besprochen. Bei einigen
Ausführungsformen
kann die Tabellenaufbauzeit die maximal zulässige Vorgabezeit für die Übertragungen
der abgesetzten Einheit enthalten, da anzunehmen ist, daß die abgesetzten
Vorrichtungen in die Betriebsart zurückgefallen sind, in der die
Haupteinheit die Sendungen der abgesetzten Einheit nicht bestätigte. Jede
einmalige Kennung einer abgesetzten Einheit und zugehörige Informationen
können
in eine Datenstruktur wie beispielsweise ein Datenfeld oder eine
verknüpfte
Liste eingesetzt werden, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform
keine Duplikate vorliegen.
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Nach
Hinzufügung
der Informationen der abgesetzten Einheit zu der Tabelle im Zustand 312 kann die
Haupteinheit über
Ereignis 311 in den Ausführungszustand 310 zurückkehren
und auf eine weitere Sendung einer abgesetzten Einheit warten. Nach
einem Ereignis TIMEOUT 313 kann in einen Zustand BUILD
MASTER SCHEDULE (Hauptzeitplan aufbauen) 314 übergegangen
werden. Bei einer Ausführungsform
ist der Zustand BUILD MASTER SCHEDULE in den Zustand BUILD TABLE
integriert, wobei der Hauptzeitplan sowie die Informationen von
jeder abgesetzten Einheit empfangen werden, aufgebaut wird. Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist der Zustand BUILD MASTER SCHEDULE getrennt und wird ausgeführt, nachdem
alle Informationen von den abgesetzten Einheiten empfangen und in
eine Tabelle eingesetzt worden sind. In dem ausführlicher unten besprochenen
Zustand BUILD MASTER SCHEDULE kann ein Hauptzeitplan zum Koordinieren
der vorbestimmten Sende- oder Abfragezeiten für alle abgesetzten Einheiten
berechnet werden und zum Belegen einer Datenstruktur wie beispielsweise
einer verknüpften
Liste, einem Datenfeld oder einem Datenfeld mit aus den Feldelementen kommenden
verknüpften
Listen benutzt werden. Bei einer Ausführungsform enthält der Hauptzeitplan
die Kennung der abgesetzten Einheit, die Sende- und Empfangsfrequenzen,
die sie benutzen soll, die Zielzeit für vorbestimmte Sendungen, die
geschätzte
Sendedauer bzw. den Zeitraum der geschätzten Sendung und die Zeit
zum nächsten
Senden oder warten auf eine Abfrage für die abgesetzte Einheit.
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Bei
Abschluß des
Aufbauens des MASTER SCHEDULE, wie bei 315 angedeutet,
kann ein Zustand TRANSMIT SCHEDULE (Zeitplan senden) 316 ausgeführt werden.
Im Zustand TRANSMIT SCHEDULE 316 können die im Zustand BUILDING
MASTER SCHEDULE berechneten Daten an die abgesetzten Einheiten verteilt
werden. In einem Zustand WAITING FOR TRANSMISSION-RECEIVING (warten
auf Sendungsempfang) 318 wartet die Haupteinheit eine geplante
Zeitdauer lang, während
der eine abgesetzte Einheit empfangen wird, gewöhnlich sofort nach dem Senden,
woraus sich das Etikett WAITING FOR TRANSMISSION-RECEIVING ergibt. Wenn
die Haupteinheit glaubt, daß die
abgesetzte Einheit empfängt,
wie bei 317 angedeutet, kann der für die abgesetzte Einheit relevante
Teil des Zeitplans im Zustand ASSIGNING SLOTS/FREQUENCIES (Zuweisung
von Schlitzen/Frequenzen) 320 übertragen werden. Im Zustand 320 können sowohl
die zu verwendenden Frequenzen als auch die nächste Sendezeit zur abgesetzten
Einheit übertragen
werden. Bei einer Ausführungsform
ist bei der abgesetzten Einheit nunmehr eine Markierung gesetzt,
die anzeigt, daß sie
als Teil eines Hauptzeitplans arbeitet. Nach Abschluß der Übertragung
zur abgesetzten Einheit, wie bei 319 angedeutet, und vorzugsweise nach
einer Bestätigung,
kann der Zustand mit dem Etikett WAITING FOR TRANSMISSION-RECEIVING ausgeführt werden,
um auf das Erscheinen eines weiteren Zeitfensters der abgesetzten
Einheit zu warten.
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Irgendwann
sind allen abgesetzten Einheiten ihre Zeitgabeanweisungen erteilt
worden oder wird erachtet, daß allen
abgesetzten Einheiten ihre Zeitgabeanweisungen erteilt worden sind,
da die für
die Verteilung der Zeitplaninformationen zugeteilte Zeitdauer abgelaufen
ist. In beiden Fällen
kann, wie bei 321 angedeutet, in einen Zustand BEGIN NORMAL PROCESSING
(Beginn normaler Verarbeitung) 322 eingegangen werden.
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Nunmehr
auf 6 bezugnehmend ist ein Beispiel der Art von Vorgang,
der zur Erstellung des Hauptzeitplans benutzt werden kann, in einem
Vorgang 350 dargestellt. Der Vorgang 350 soll
keine ausführliche
Spezifikation sein, sondern eine Darstellung auf hoher Ebene einer
Vorgangsart, die zum Erstellen eines Hauptzeitplans für die vorliegende
Erfindung benutzt werden kann. Der Vorgang 350 kann entweder
als Teil eines Vorgangs, der einen Hauptzeitplan schrittweise erstellt,
so wie Daten von den abgesetzten Einheiten empfangen werden, oder
als Teil eines Vorgangs, der einen Hauptzeitplan erstellt, nachdem
alle bekannten Daten einer abgesetzten Einheit empfangen worden
sind, benutzt werden.
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In
Schritt 352 können
Informationen über eine
abgesetzte Einheit wie beispielsweise Zielzeit, geschätzte Sendedauer,
Kennung, Art der abgesetzten Einheit, Softwarerevisionsstufe und
Sensorart oder -arten erhalten werden. Diese Informationen werden
bei einigen Ausführungsformen
durch Abfragen der abgesetzten Einheit und durch Tabellenachschlagen
der Art dieser abgesetzten Einheit in einer Haupttabelle erlangt.
Insbesondere sind, wie bei 254 angedeutet, die Zielzeit
und geschätzte
Sendedauer gewünscht.
Bei einigen Ausführungsformen
ist die geschätzte
Dauer für
alle Arten von abgesetzten Einheiten festgelegt und ist auch eine
Funktion der Übertragungsgeschwindigkeit,
die variabel ist und durch die Haupteinheit eingestellt werden kann.
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Im
Schritt 356 kann die DURATION (Dauer) bzw. der Zeit raum
so eingestellt werden, daß er
den Sicherheitsspielraum der geschätzten Sendedauer und jede Zeit,
die für
den Empfang einer Antwort von der Haupteinheit zugeteilt ist, enthält. Beispielsweise kann
die für
eine vorbestimmte Übertragung
und Antwort zu einer abgesetzten Einheit zulässige Dauer die geschätzte Sendedauerzeit
zuzüglich
eines 20% Sicherheitsspielraums zuzüglich einer Zeit, eine Übertragung
von der Haupteinheit zur abgesetzten Einheit nach der Übertragung
der abgesetzten Einheit zu ermöglichen,
wie bei einigen Ausführungsformen
sein, wobei die Zeit nach der Übertragung
einer abgesetzten Einheit die einzige Zeit ist, während der sich
die abgesetzte Einheit in einem Empfangszustand hohen Stromverbrauchs
befindet.
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Der
Vorgang 350 ist auf die Erstellung einer Datenstruktur
wie beispielsweise einem Datenfeld mit einem Element für jeden
Zeitraum wie beispielsweise eine Sekunde ausgerichtet. Bei einer
Ausführungsform
besitzt das Datenfeld eine Größe entsprechend
der für
das System zulässigen
maximalen Zeit, beispielsweise 300 Elemente für eine maximale Zeit von 5
Minuten bzw. 300 Sekunden. Ein Datenfeld wie beispielsweise ein
dünn besiedeltes
Datenfeld kann als verknüpfte
Liste implementiert werden, um Platz zu sparen. Jedes Feldelement
kann einen Knoten oder eine verknüpfte Liste von Knoten am Element hängend aufweisen,
entsprechend Knoten, nach denen während dieser Sekunde gelauscht
werden soll. Nach seinem Gebrauch in diesem Abschnitt bezieht sich
der Begriff „Knoten” auf einen
in diese verknüpfte
Liste einzufügenden
Knoten. Im Schritt 358 kann ein Knoten mit den über eine
abgesetzte Einheit erlangten Daten angefüllt oder teilweise angefüllt sein und
einen Verweis auf eine Stelle enthalten, die Informationen für jede abgesetzte
Einheit in einem System enthält.
Bei vielen Ausführungsformen
werden in den Knoten der INTERVAL und die geschätzte DURATION einkopiert.
-
Im
Schritt 362 wird das gesamte Datenfeld durchlaufen und,
wenn nötig,
am Ende vorbei umlaufen, um das Datenfeld mit so vielen Kopien von
Knoten zu bevölkern,
wie zum Erfüllen
des gewünschten Hauptzeitplans
erforderlich sind. Im Schritt 364 wird der vorherige LOCATION
(Ort) des Datenfeldes als ORIG LOCATION (Ursprungsort) gespeichert,
dessen Zweck unten erläutert
wird. Der vorherige Datenfeldort kann der letzte benutzte Datenfeldort
oder der letzte benutzte Ort zuzüglich
eines Schritts sein oder zufallsmäßig erzeugt werden. Im Schritt 366 wird eine
neue Kopie des Knotens für
diese abgesetzte Einheit erstellt und kann anfänglich mit dem Inhalt der Knotendaten
aus dem Schritt 358 angefüllt werden. Insbesondere kann
eine Größe NEXTTIME
(nächste Zeit)
berechnet werden, die die nächste
Sendezeit der abgesetzten Einheit enthält, die der abgesetzten Einheit
zur Ablaufzeit übermittelt
werden kann. Bei einigen Ausführungsformen
wird für
jede Instanz einer geplanten Sendung durch eine abgesetzte Einheit ein
neuer Knoten erstellt.
-
Im
Schritt 368 wird das Datenfeld durch Vorausschauen überprüft, um sicherzustellen,
daß kein Zusammenstoß eintritt
wenn die Größe NEXTTIME, so
wie sie besteht, benutzt wird. Die Größe NEXTTIME sollte so wie sie
besteht nicht benutzt werden, wenn die abgesetzte Einheit mit der
Ausführung
einer Sendung zu der durch NEXTTIME angewiesenen Zeit einen Zusammenstoß erzeugt.
Wenn bei Verwendung dieses Datenfeldorts kein Zusammenstoß vorhergesagt
wird, kann die Größe NEXTTIME
so wie sie besteht in den Knoten eingeschrieben werden oder wie
bei 370 angedeutet abgeändert
werden, um einen Zusammenstoß innerhalb
einer gegebenen Sekunde zu vermeiden, wenn in dieser Sekunde noch
Platz ist, beispielsweise später
während
der Sekunde.
-
Im
Schritt 372 wird eine Schleife begonnen, die durchlaufen
wird, bis ein Datenfeld-LOCATION mit verfügbarer Zeit zum Empfangen der
beabsichtigten Nachricht von der abgesetzten Einheit gefunden wird.
Es ist klar, daß die Datenfeldorte
für die
Zeit des beabsichtigten Empfangs und die Zeit des nächsten erwarteten
Empfangs oft durch die Anweisung mit vorbestimmter Zeit verknüpft sind,
die der abgesetzten Einheit in einer nach dem ersten Empfang gesendeten
Nachricht gesendet wird. Die Verfügbarkeit von Zeit am LOCATION
kann bei 374 überprüft werden, indem
die verknüpfte
Liste an diesem Ort durchlaufen wird und die in dieser Sekunde erforderlichen
Zeiten zusammenaddiert werden. Wenn, wie bei 374 überprüft, genügend Zeit
vorliegt, kann ein Knoten zu der am Datenfeldelement für diese
Sekunde hängenden verknüpften Liste
hinzugefügt
werden, bei 376. Es versteht sich, daß die genaue Zeit der nächsten Sendung
NEXTTIME durch die genaue Zeit der Übertragung dieser NEXTTIME
beeinflußt
werden kann, und es kann eine iterative Zusammenstoßvorhersageüberprüfung erforderlich
sein, ehe der Wert NEXTTIME tatsächlich
in den Knoten eingeschrieben wird. Nach Einschreiben in den Knoten
und Verknüpfen desselben
mit dem Datenfeldelement kann aus der Schleife bei 378 ausgetreten
werden.
-
Sollte
am LOCATION nicht genug Zeit zur Verfügung stehen, kann LOCATION
bei 382 erhöht und
die LOOP 372 neu ausgeführt
werden. Sollte durch Vorausschauen im Datenfeld, wie bei 388 angedeutet,
ein Zusammenstoß vorhergesagt
werden, kann die NEXTTIME wie bei 390 angedeutet eingestellt
werden, bis kein Zusammenstoß vorhergesagt wird.
Sobald an einem Datenfeldort ein Knoten mit diesem Datenfeldelement
verknüpft
ist, kann LOCATION durch PERIOD erhöht werden, um das nächste Datenfeldelement
zu erreichen, dessen Benutzung versucht werden soll, unter Berücksichtigung
des Umlaufens des Datenfeldes. Nach erfolgreicher Einfügung einer
abgesetzten Einheit in den Hauptzeitplan kann eine weitere abgesetzte
Einheit eingefügt werden,
bis der Hauptzeitplan mit allen abgesetzten Einheiten im System
belegt ist. Bei Zufügung
einer neuen abgesetzten Einheit zum System kann die neu hinzugefügte abgesetzte Einheit
entsprechend hinzugefügt
werden.
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Es
sind Abänderungen
des in 6 dargestellten Vorgangs möglich. In einem Beispiel wird, statt
daß bei
einem Datenfeld kleine verknüpfte
Listen mit jedem zweiten Element verknüpft sind, jedes Element in
die Höchstzahl
zulässiger
Sendungen für eine
Sekunde, beispielsweise 5, eingeteilt, und das Datenfeld wird effektiv
in ein Datenfeld mit 200-Millisekunden-Datenfeldelementen transformiert. Das Datenfeld
kann als eine verknüpfte
Listen implementiert werden, um die dünne Besiedlung des Datenfeldes
zu berücksichtigen.
Mit dieser Änderung
kann Einfachheit hinzugefügt
werden, aber dies geht auf Kosten einer geringeren Flexibilität, wenn
sich geschätzte
Sendedauern von abgesetzter Einheit zu abgesetzter Einheit ändern sollen.
Eine weitere mögliche
Abänderung
für den
Vorgang 350 ist die vollständige Beseitigung des Datenfeldes
und Ausbildung einer größtenteils
gleichwertigen Datenstruktur, die aus einer nach Reihenfolge verknüpften Liste
gebildet wird, bei der jeder Knoten in zeitlicher Reihenfolge in
der verknüpften
Liste steht. Dadurch kann verschwendete Datenfeldgröße verringert,
aber die Suchzeit erhöht
werden. Die Implementierung der verknüpften Liste kann auch das Ausspreizen
der Zeiten oder vorbestimmten Zeiten der abgesetzten Einheit durch
Einstellung, effektiv Hinzufügung
zu den Zeiten für
die meisten oder alle abgesetzten Einheiten ermöglichen. Dadurch kann effektiv
die Systemkapazität
auf Kosten längerer
Sendezeiten der abgesetzten Einheit erhöht werden, auf und dies ist eine
Weise zur Behandlung überlasteter
Systeme.
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Der
Hauptzeitplan ist vorzugsweise effektiv in einer geordneten Datenstruktur
mit einem Knoten oder Element für
jede vorbestimmte erwartete Sendezeit oder verfügbare Zeit zum Abfragen gespeichert.
Zur Ablaufzeit kann die geordnete Datenstruktur elementweise und/oder
knotenweise durchlaufen werden. Bei Erreichen jedes Knotens kann
die vorbestimmte Sendung der entsprechenden abgesetzten Einheit
angepeilt und empfangen werden. Bei Empfang kann die Nachricht bestätigt werden,
und die nächste
Sendezeit der abgesetzten Einheit kann zur abgesetzten Einheit zusammen
mit der Bestätigung übertragen
werden. Wenn keine Änderung
der Zeit bis zur nächsten
Sendung gewünscht
wird, kann dieselbe vorher von der abgesetzten Einheit benutzte Zeit
wieder benutzt werden, wobei die Zeitgabe der Bestätigungsnachricht
als Synchronsignal dient. Der nächste
Knoten in der Datenstruktur kann dann abgerufen und ebenfalls ausgeführt werden.
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Anfänglich kann,
wenn eine neue abgesetzte Einheit hinzugefügt wird, die Einheit mit einer
Vorgabezeit und -frequenz kommunizieren. Die Haupteinheit kann mit
der abgesetzten Einheit zu dieser Zeit kommunizieren und alle benötigten Zeit-
und Zeitdauerinformationen erhalten und dann die abgesetzte Einheit
zum Hauptzeitplan hinzufügen.
Nach ihrer Zufügung
kann der abgesetzten Einheit die ordnungsgemäße nächste Sendezeit und ordnungsgemäße Sendefrequenz
zugesendet werden, damit die nächste
vorbestimmte Übertragung
von dieser abgesetzten Einheit in den Hauptzeitplan eingepaßt werden
kann. Bei einem System, wo die Haupteinheit ohne viel Kenntnis der
vorhandenen abgesetzten Einheit aktiviert worden ist, kann ein Vorgang
wie der in 5 dargestellte zur Herstellung
von Kommunikation benutzt werden, wenn auch nur in einer Vorgabebetriebsart,
bis ein Hauptzeitplan erstellt werden kann.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 7 wird dort ein Vorgang zum
Zuweisen von Zeitschlitzen in einem Hauptzeitplan dargestellt. In
diesem Beispiel sind die Zeitdauern niedrig, um die Darstellung
zu vereinfachen, und das Datenfeld wird nur bis zu 17 Sekunden gezeigt.
In diesem Beispiel weisen zwei abgesetzte Einheiten A und B eine
Zielzeit von 10 Sekunden und eine lange ge schätzte Sendedauer auf. Die abgesetzten
Einheiten C und D weisen eine Zielzeit von 5 Sekunden und eine mittlere
geschätzte Sendedauer
auf. Die abgesetzten Einheiten E und F weisen eine Zieldauer von
5 Sekunden und eine geringe geschätzte Dauer auf. In dem dargestellten
Vorgang werden die abgesetzten Einheiten in abnehmender Reihenfolge
geschätzter
Sendedauer behandelt, wobei die längsten Zeiterfordernisse zuerst behandelt
werden. Nach Ausführung
des Schritts 402 wird die abgesetzte Einheit A Datenfeldelementen
für 0 Sekunden
und 10 Sekunden zugewiesen. Nach dem Schritt 404 wird die
abgesetzte Einheit B ebenfalls Datenelementen für 0 Sekunden und 10 Sekunden
zugewiesen, nachdem sie der verknüpften Liste nach A hinzugefügt worden
ist. Nach dem Schritt 406 werden die abgesetzten Einheiten
C und D den Datenfeldelementen für
0, 5, 10 und 15 Sekunden hinzugefügt. Nach dem Schritt 406 verbleibt
nur ein vernachlässigbarer
Zeitraum bei 0 und 10 Sekunden für
die Übertragung
und den Empfang von irgendwelchen Daten. Nach dem Schritt 408 wurden abgesetzte
Einheiten E und F den Datenfeldelementorten für 1, 5, 11 und 15 Sekunden
hinzugefügt.
Statt 0 und 10 Sekunden wurden 1 und 11 Sekunden benutzt, da 0 und
10 in bezug auf Zeit voll waren. Man beachte, daß bei diesem Beispiel die nächste Sendezeit
zwischen einer Sekunde und 5 Sekunden und zwischen 5 Sekunden und
11 Sekunden für
dieselben abgesetzten Einheiten E und F unterschiedlich sein würde.
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In
Bezug auf 7 und den in 6 besprochenen
Vorgang können
einige Betrachtungen angestellt werden. In der 7 wurde
gesagt, daß abgesetzte
Einheiten in der Reihenfolge geschätzter Sendedauer hinzugefügt worden
sind. Es könnte
jedoch jede beliebige Anordnung einschließlich keine Reihenfolge oder
der Reihenfolge der Ankunft von Informationen der abgesetzten Einheit
benutzt werden. Nach dem Schritt 404 ist ersichtlich, daß die abgesetzten
Einheiten A und B bei 0 Sekunden zusammengebündelt sind. Bei einigen Ausführungsformen ist
dies nicht erwünscht,
und eine zufallsmäßige Plazierung
von B würde
eine viel geringere Möglichkeit der
Anhäufung
ergeben. Bei einigen Ausführungsformen
kann der letzte Datenfeldort zusammen mit einem Schritt benutzt
werden, um die nächste
Plazierung von Knoten einer abgesetzten Einheit in dem Datenfeld
zu beginnen. Bei einigen Ausführungsformen
sind Zielsendezeiten eingeschränkt
oder zwangsweise an eine Teilmenge von Werten wie beispielsweise
Potenzen irgendeiner Zahl angepaßt, um die Hauptzeitplanung
zu vereinfachen. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform
Zielzeiten nur 20, 40, 80, 160, 320, 640 und 1280 Millisekunden sein.
Dadurch können
die Zeitplanaufbauvorgänge und
Planungsvorgänge
vereinfacht werden.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 8 ist eine beispielhafte verknüpfte Liste ähnlich der 7 dargestellt.
Nach dem Schritt 420 ist der verknüpften Liste nur die abgesetzte
Einheit A hinzugefügt
worden. Nach dem Schritt 422 ist die abgesetzte Einheit
B hinzugefügt
worden. Nach dem Schritt 424 sind abgesetzte Einheiten
C und D hinzugefügt
worden. Nach dem Schritt 426 sind abgesetzte Einheiten
E und F hinzugefügt
worden. Die Knoten in der verknüpften
Liste wie beispielsweise A und B können Informationen wie beispielsweise
die nächste
Sendezeit und die Sendefrequenz enthalten. Zur Ablaufszeit kann
die verknüpfte
Liste in zeitlicher Reihenfolge durchlaufen werden, wobei an einem
Knoten auf die erwartete Sendung von einer abgesetzten Einheit gewartet
wird, diese Sendung bestätigt
und bei einigen Ausführungsformen
die nächste
Sendezeit zur abgesetzten Einheit übertragen wird.
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Bei 428 ist
eine weitere verknüpfte
Liste dargestellt. In diesem Beispiel werden alle abgesetzten Einheiten
in periodischen (aber unterschiedlichen) Zeitabständen abgefragt.
In dem dargestellten Beispiel wird der abgesetzten Einheit A der
erste Zeitschlitz und jeder dritte Zeitschlitz danach zugewiesen.
Der abgesetzten Ein heit B wird der zweite Zeitschlitz und jeder
sechste Zeitschlitz danach zugewiesen. Der abgesetzten Einheit C
wird der dritte Zeitschlitz und jeder neunte Zeitschlitz danach
zugewiesen. Das zeigt, wie einige abgesetzte Einheiten häufiger als
andere abgefragt werden können,
während periodische
Abfragezeiten für
alle abgesetzten Einheiten unterhalten werden.
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Nunmehr
bezugnehmend auf 9 ist ein Zeitdiagramm entsprechend
der 7 dargestellt. Der angedeutete Anstieg und Abfall
entspricht dem Beginn und Ende einer Sendung durch eine abgesetzte
Einheit. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt es keine Zusammenstöße zwischen
geplanten Sendungen der abgesetzten Einheit. Wie ersichtlich ist,
hat die abgesetzte Einheit A eine Sendung 440, die vor
einer Sendung 442 von der abgesetzten Einheit B endet.
Es folgen abgesetzte Einheiten C und D mit Sendungen 444 und 446.
Bei einer Sekunde, wie bei 447 angedeutet, ist die verfügbare Sendezeit
für diese
Sekunde aufgebraucht, und abgesetzte Einheiten E und F senden im
nächsten Schlitz
wie bei 448 und 450 angedeutet. Die Länge des
Abstandes zwischen Sendungen wie beispielsweise zwischen 440 und 442 kann
einen Sicherheitsspielraum reflektieren oder eine übriggelassene
Zeit, um das Einschließen
einer längeren
Antwort zusammen mit der Bestätigungsübertragung
durch die Haupteinheit zuzulassen.
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Zusätzlich zu
den oben besprochenen Vorteilen kann für diejenigen Anwendungen, bei
denen nahe, unabhängig
kontrollierbare Räume
wie in einem Wohnblock bestehen, die vorliegende Erfindung die Möglichkeit
von Zusammenstößen zwischen Sendungen
einer abgesetzten Einheit verringern. Da die Haupteinheit stets
auf Empfang steht, kann die Haupteinheit Fremdsendungen identifizieren,
die aus abgesetzten Einheiten in einer anderen Wohnung stammen.
Durch Identifizieren dieser Fremdsendungen kann die Haupteinheit
einen Zeitplan für ihre
eigenen abgesetzten Einheiten neu berechnen, was dazu beiträgt, Zusammenstöße mit den
Fremdsendungen zu vermeiden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit
des Systems bedeutend erhöht
werden.
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Nach
dieser Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird der Fachmann leicht erkennen, daß die hier vorgefundenen Lehren
innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche auf noch weitere Ausführungsformen
angewandt werden können.