DE102023133999A1

DE102023133999A1 - SENSOR IN A MESH NETWORK, MESH NETWORK AND METHOD

Info

Publication number: DE102023133999A1
Application number: DE102023133999.0A
Authority: DE
Inventors: Clemens Hengstler
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2023-12-05
Filing date: 2023-12-05
Publication date: 2025-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen industriellen Sensor (100), der eine drahtlose Netzwerk-Kommunikationseinrichtung (102) aufweist. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung ist fähig, mit weiteren Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen ein Mesh-Netzwerk (200) zu bilden und ist ausgestaltet, einen aktiven Zustand oder einen passiven Zustand anzunehmen. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung ist ferner eingerichtet, in einem passiven Zustand nur mit den Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen zu kommunizieren, die das Mesh-Netzwerk bilden.

The invention relates to an industrial sensor (100) comprising a wireless network communication device (102). The network communication device is capable of forming a mesh network (200) with further network communication devices and is configured to assume an active state or a passive state. The network communication device is further configured to communicate, in a passive state, only with the network communication devices that form the mesh network.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die Erfindung betrifft einen industriellen Sensor mit einer drahtlosen Netzwerk-Kommunikationseinrichtung für ein Mesh-Netzwerk, und ein Kommunikationsverfahren.The invention relates to an industrial sensor with a wireless network communication device for a mesh network, and a communication method.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Mesh-Netzwerke, z.B. Bluetooth-Mesh-Netzwerke, erlauben eine Vergrößerung der Reichweite von Bluetooth. In einem solchen Netzwerk bilden Geräte, wie beispielsweise Messgerät bzw. Sensoren das Mesh-Netzwerk, auf das ein Endgerät zugreifen kann. Die Sensoren werden zur Erfassung von Messdaten eingesetzt, die beispielsweise für die Steuerung, Analyse, Überwachung und Dokumentation weiterverwendet werden. Die Messgeräte sind dabei beispielsweise in Anlagen und Behältern auf einem Betriebsgelände implementiert. Im Rahmen von Inspektionen, Wartungen, technischen Arbeiten und dergleichen ist technisches Personal darauf angewiesen vor Ort, d.h. in der Umgebung der Sensoren, auf Daten der Sensoren zuzugreifen, oder es muss Sensoren einrichten und/oder parametrieren. Allerdings sollen hierbei unberechtigte Zugriffe auf Messgeräte verhindert werden. Ein Endgerät kann damit zum Beispiel von einem Standort aus auf alle entsprechend ausgestattete Sensoren eines Betriebsgeländes zugreifen, die sich in diesem Mesh-Netzwerk befinden. Dies ist jedoch auch für ein Endgerät möglich, das sich am Rande außerhalb des Betriebsgeländes befindet, was ein Sicherheitsrisiko darstellen kann.Mesh networks, such as Bluetooth mesh networks, allow for an extension of Bluetooth's range. In such a network, devices such as measuring devices or sensors form the mesh network, which a terminal device can access. The sensors are used to collect measurement data, which is then used for control, analysis, monitoring, and documentation, for example. The measuring devices are implemented, for example, in systems and containers on a company premises. During inspections, maintenance, technical work, and the like, technical personnel are required to access sensor data on-site, i.e., in the vicinity of the sensors, or they must set up and/or parameterize sensors. However, unauthorized access to measuring devices must be prevented. For example, a terminal device can access all appropriately equipped sensors on a company premises that are located in this mesh network from one location. However, this is also possible for a terminal device located at the edge of the company premises, which can pose a security risk.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der Erfindung könnte daher sein, das Mesh-Netzwerk zu verbessern.One object of the invention could therefore be to improve the mesh network.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.The object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the following description, and the figures.

Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise den industriellen Sensor, das Kommunikationsverfahren und die Verwendung des Sensors. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.The described embodiments similarly relate to the industrial sensor, the communication method, and the use of the sensor. Synergy effects may arise from various combinations of the embodiments, although they may not be described in detail.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein industrieller Sensor bereitgestellt, der eine drahtlose Netzwerk-Kommunikationseinrichtung aufweist. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung ist fähig, mit weiteren Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen ein Mesh-Netzwerk zu bilden und ist ausgestaltet, einen aktiven Zustand oder einen passiven Zustand anzunehmen. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung ist ferner eingerichtet, in einem passiven Zustand nur mit den Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen zu kommunizieren, die das Mesh-Netzwerk bilden.According to a first aspect, an industrial sensor is provided that comprises a wireless network communication device. The network communication device is capable of forming a mesh network with other network communication devices and is configured to assume an active state or a passive state. The network communication device is further configured to communicate, in a passive state, only with the network communication devices that form the mesh network.

Der Begriff „Sensor“ ist in dieser Offenbarung breit auszulegen und kann ein beliebiges Messgerät sein. Beispielsweise umfasst der Begriff alle Feld- und/oder Messgeräte, die eingerichtet sind, um basierend auf einem physikalischen oder chemischen Messprinzip Messwerte zu erfassen und/oder Prozessvariablen zu beeinflussen. Ein industrieller Sensor ist zum Beispiel ein Sensor der Prozessautomatisierung oder der Anlagenautomatisierung. Unter Prozessautomatisierung bzw. Prozessautomation im industriellen Umfeld kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden. Messwerte dieser Sensoren werden beispielsweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können. Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung bzw. Prozessautomation im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Ein weiteres Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die Sensoren können beispielsweise, als optische, akustische, kapazitive, elektromagnetische oder chemische Sensoren ausgeführt sein, oder als elektrisch Sensoren, die Ström oder Spannungen messen. Beispiele sind unter anderem Radar-, Lidar, Ultraschallsensoren, LED- oder Lichtsensoren, etc.The term "sensor" is to be interpreted broadly in this disclosure and can refer to any measuring device. For example, the term encompasses all field and/or measuring devices designed to record measured values and/or influence process variables based on a physical or chemical measuring principle. An industrial sensor is, for example, a sensor used in process automation or plant automation. Process automation, or process automation in an industrial environment, can be understood as a branch of technology that encompasses all measures for operating machines and systems without human intervention. One goal of process automation is to automate the interaction of individual components of a plant. A variety of sensors can be used for this purpose. Measured values from these sensors are transmitted, for example, to a control room, where process parameters such as fill level, limit level, flow rate, pressure, or density are monitored and settings for the entire plant can be changed manually or automatically. One branch of process automation, or process automation in an industrial environment, concerns logistics automation. With the help of distance and angle sensors, processes within a building or within a single logistics facility are automated in the field of logistics automation. Another sub-area of process automation in the industrial environment concerns factory/manufacturing automation. The goal of factory automation is to automate the production of goods using machines, production lines, and/or robots, i.e., to run it without human intervention. The sensors can be optical, acoustic, capacitive, electromagnetic, or chemical sensors, or electrical sensors that measure current or voltage. Examples include radar, lidar, ultrasonic sensors, LED or light sensors, etc.

Ein Mesh-Netzwerk ist ein Netzwerk, in dem Geräte - oder Knoten - miteinander verbunden sind und von anderen Geräten oder Knoten abzweigen. Von den im „Mesh-Bereich“ befindlichen Endgeräten wird es als ein einheitliches Netzwerk gesehen. Ein Mesh-Netzwerk soll möglichst flächendeckenden Empfang bei gleichbleibender Übertragungsgeschwindigkeit gewährleisten. In einem Bluetooth-Mesh-Netzwerk kann jedes Asset, hierjeder Sensor, ein solches Gerät bzw. einen solchen Knoten darstellen.A mesh network is a network in which devices—or nodes—are connected to each other and branch off from other devices or nodes. The end devices within the mesh area view it as a unified network. A mesh network is designed to ensure the most comprehensive reception possible while maintaining a consistent transmission speed. In a Bluetooth In a mesh network, any asset, here any sensor, can represent such a device or such a node.

Ein „passiver Zustand“ sei hierin durch die Ausführungsformen definiert, gemäß denen der Sensor nur mit Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen in dem Mesh-Netzwerk kommuniziert, die das Mesh-Netzwerk bilden. Geräte, die das Mesh-Netzwerk nutzen wollen, aber nicht selbst Teil des Mesh-Netzwerkes sind, können sich nicht über Sensoren im passiven Zustand, hierin auch kurz als passiver Sensor bezeichnet, mit dem Netzwerk verbinden. Diese Geräte, die nicht das Mesh-Netzwerk bilden, werden hierin als Geräte mit einer externen Kommunikationseinrichtung bezeichnet oder als Endgeräte. Ein solches Endgerät bzw. die Kommunikationseinrichtung dieses Endgeräts kann somit nicht auf einen Sensor des Mesh-Netzwerkes zugreifen, dessen Kommunikationseinheit sich in einem passiven Zustand befindet, und damit auch nicht über diesen passiven Sensor auf einen anderen Sensor des Mesh-Netzwerkes. Die externe Kommunikationseinrichtung ist insbesondere ebenfalls eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, die auf das Mesh-Netzwerk zuzugreifen versucht, kann aber auch eine drahtgebundene Kommunikationseinrichtung sein.A "passive state" is defined herein by those embodiments according to which the sensor only communicates with network communication devices in the mesh network that form the mesh network. Devices that wish to use the mesh network but are not themselves part of the mesh network cannot connect to the network via sensors in the passive state, also referred to herein as passive sensors. These devices, which do not form the mesh network, are referred to herein as devices with an external communication device or as end devices. Such an end device or the communication device of this end device cannot therefore access a sensor of the mesh network whose communication unit is in a passive state, and thus cannot access another sensor of the mesh network via this passive sensor. The external communication device is in particular also a wireless communication device that attempts to access the mesh network, but can also be a wired communication device.

Der Begriff „Kommunikationseinrichtung“ wird hierin breit verstanden. Er beinhaltet nicht nur eine Funkeinheit, sondern kann auch eine Prozessierungseinheit oder Steuereinheit mit einem Speicher und einer Logikschaltung, um einen Zustand zu setzen, zu speichern, zu prüfen, und entsprechend die Kommunikation zuzulassen oder zu verbieten. Die Prozessierungseinheit oder Steuereinheit kann auch eine Einheit sein, die bereits für weitere Aufgaben auf dem Sensor vorhanden ist, z.B. zur Aufbereitung der Messdaten des Sensors oder zur Parametrierung. In diesem Fall wird zumindest der funktionelle Teil, der die vorgenannten Zustandsfunktionen betrifft, als Teil der Kommunikationseinrichtung angesehen. Die Hardware der Prozessierungseinheit oder Steuereinheit kann somit Teil der Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors sein, oder kann auch eine getrennte Einheit sein.The term "communication device" is understood broadly herein. It includes not only a radio unit, but can also include a processing unit or control unit with a memory and logic circuit to set, store, and check a state, and to permit or prohibit communication accordingly. The processing unit or control unit can also be a unit that is already present on the sensor for other tasks, e.g., for processing the sensor's measurement data or for parameterization. In this case, at least the functional part relating to the aforementioned state functions is considered part of the communication device. The hardware of the processing unit or control unit can thus be part of the sensor's network communication device or can also be a separate unit.

Der besseren Lesbarkeit halber wird hierin statt „Kommunikationseinrichtung des Sensors“ auch lediglich der Begriff „Sensor“ verwendet. Entsprechendes gilt für das Endgerät. Beispielsweise ist „der aktive Sensor kommuniziert mit dem Endgerät“, gleichbedeutend mit: „die als aktiv konfigurierte Kommunikationseinrichtung des Sensors kommuniziert mit der Kommunikationseinrichtung des Endgeräts“.For the sake of readability, the term "sensor" is used herein instead of "communication device of the sensor." The same applies to the terminal device. For example, "the active sensor communicates with the terminal device" is synonymous with "the communication device of the sensor configured as active communicates with the communication device of the terminal device."

Die Realisierung des Zustandes kann zum Beispiel durch ein Flag erfolgen, das in einem Speicher der Prozessierungseinheit bzw. des Sensors gesetzt wird, oder beispielsweise durch das Setzen oder Entfernen eines Jumpers, oder durch eine Ein-/Ausstellung eines elektronischen oder mechanischen Schalters. Die Begriffe „aktiver Zustand“ und „passiver Zustand“ sind somit als eine Konfiguration zu verstehen, die Verbindungen von Mesh-Netzwerk-externen Geräten zu dem Sensor und damit den Sensoren in dem Mesh-Netzwerk zulässt bzw. nicht zulässt.The state can be implemented, for example, by a flag set in a memory of the processing unit or sensor, or by setting or removing a jumper, or by turning an electronic or mechanical switch on or off. The terms "active state" and "passive state" are therefore to be understood as a configuration that allows or disallows connections from devices external to the mesh network to the sensor and thus to the sensors in the mesh network.

Der Sensor kann zur Unterscheidung von den weiteren Sensoren im Netzwerk auch als „erster“ Sensor bezeichnet werden.To distinguish it from the other sensors in the network, the sensor can also be referred to as the “first” sensor.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors ferner fähig, mit einer weiteren, externen Kommunikationseinrichtung zu kommunizieren, die nicht Teil des Mesh-Netzwerks ist, wobei die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eingerichtet ist, nur dann mit der externen Kommunikationseinrichtung direkt zu kommunizieren, wenn die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors sich in einem aktiven Zustand befindet.According to one embodiment, the network communication device of the sensor is further capable of communicating with another external communication device that is not part of the mesh network, wherein the network communication device is configured to communicate directly with the external communication device only when the network communication device of the sensor is in an active state.

Durch das Flag oder eine andere Einstellung kann die Prozessierungseinheit oder Steuereinheit erkennen, dass der Sensor keine Daten direkt von einem Endgerät empfangen darf oder direkt Daten an ein solches Endgerät oder „passives“ Gerät weiterleiten darf. Die Sensoren, deren Netzwerk-Kommunikationseinrichtung als „passiv“ gesetzt werden, befinden sich beispielsweise am Rand eines Firmengeländes oder einer Anlage. Somit wird sichergestellt, dass kein Endgerät außerhalb des Firmengeländes oder der Anlage mit einem Sensor des Mesh-Netzwerks kommunizieren kann.Through this flag or other setting, the processing unit or control unit can detect that the sensor is not allowed to receive data directly from a terminal device or forward data directly to such a terminal device or "passive" device. Sensors whose network communication devices are set to "passive" are located, for example, at the edge of a company premises or facility. This ensures that no terminal device outside the company premises or facility can communicate with a sensor in the mesh network.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung im aktiven Zustand oder im passiven Zustand eingerichtet, Parametrierungsdaten zur Parametrierung eines zweiten Sensors oder Sensordaten von einer dritten Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Mesh-Netzwerks zu empfangen und an eine zweite Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Mesh-Netzwerks, die dem zweiten Sensor zugeordnet ist, weiterzuleiten.According to one embodiment, the network communication device is configured in the active state or in the passive state to receive parameterization data for parameterizing a second sensor or sensor data from a third network communication device of the mesh network and to forward them to a second network communication device of the mesh network that is assigned to the second sensor.

Diese Ausführungsform betrifft die Weiterleitung von Daten zwischen den Sensoren. In anderen Worten ausgedrückt, können sowohl aktive als auch passive Sensoren Sensordaten oder Daten zur Parametrierung eines weiteren Sensors weiterleiten.This embodiment concerns the forwarding of data between sensors. In other words, both active and passive sensors can forward sensor data or data for parameterizing another sensor.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eingerichtet, nur im aktiven Zustand Parametrierungsdaten zur Parametrierung eines zweiten Sensors direkt von einer externen Kommunikationseinrichtung zu empfangen und an eine zweite Kommunikationseinrichtung, die dem zweiten Sensor zugeordnet ist, weiterzuleiten oder Sensordaten eines zweiten Sensors von einer zweiten Kommunikationseinrichtung zu empfangen und die Sensordaten direkt an eine externe Kommunikationseinrichtung zu senden.According to one embodiment, the network communication device is configured to receive parameterization data for parameterizing a second sensor directly from an external communication device only in the active state and to forward to a second communication device associated with the second sensor or to receive sensor data of a second sensor from a second communication device and to send the sensor data directly to an external communication device.

Diese Ausführungsform betrifft die Kommunikation zwischen dem Endgerät und einem zweiten Sensor, durch die Verbindung zu dem Sensor und über den Sensor, der in diesem Zusammenhang auch als erster Sensor bezeichnet werden kann. Die Kommunikation kann Parametrierungsdaten beinhalten, mit denen ein zweiter Sensor durch ein Endgerät parametriert wird oder Daten des zweiten Sensors, die das Endgerät abrufen möchte. Dies ist nur dann möglich, wenn die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des ersten Sensors, über die das Endgerät auf das Netzwerk zugreift, sich in einem aktiven Zustand befindet.This embodiment relates to communication between the terminal device and a second sensor, through the connection to the sensor and via the sensor, which in this context can also be referred to as the first sensor. The communication can include parameterization data with which a second sensor is parameterized by a terminal device or data from the second sensor that the terminal device wishes to retrieve. This is only possible if the network communication device of the first sensor, via which the terminal device accesses the network, is in an active state.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eingerichtet, im aktiven Zustand Parametrierungsdaten zur Parametrierung des Sensors, also des „ersten“ Sensors, von einer zweiten Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Mesh-Netzwerks oder von einer externen Kommunikationseinrichtung direkt zu empfangen oder Sensordaten des ersten Sensors an die zweite Netzwerk-Kommunikationseinrichtung oder die externe Kommunikationseinrichtung direkt zu senden, und im passiven Zustand Parametrierungsdaten zur Parametrierung des ersten Sensors nur von einer zweiten Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Mesh-Netzwerks zu empfangen und weiterzuleiten oder Sensordaten des Sensors an die zweite Netzwerk-Kommunikationseinrichtung zu senden.According to one embodiment, the network communication device is configured, in the active state, to directly receive parameterization data for parameterizing the sensor, i.e. the “first” sensor, from a second network communication device of the mesh network or from an external communication device or to directly send sensor data of the first sensor to the second network communication device or the external communication device, and in the passive state to receive and forward parameterization data for parameterizing the first sensor only from a second network communication device of the mesh network or to send sensor data of the sensor to the second network communication device.

In dieser Ausführungsform wird die Parametrierung des ersten Sensors beschrieben, bzw. der Zugriff auf die Daten des ersten Sensors. Der erste Sensor kann somit auch selbst parametriert werden oder seine Sensordaten senden. Dies kann er allerdings nur dann direkt von bzw. zu dem Endgerät, wenn er sich im aktiven Zustand befindet. Im passiven Zustand kann er nur über den zweiten, aktiven Sensor parametriert werden und seine Daten nur an diesen Sensor senden. „Zweite(r)“ Kommunikationseinrichtung bzw. Sensor steht hierbei für jeden beliebigen Sensor, in diesem Fall aktiven Sensor, der Teil des Mesh-Netzwerks ist.This embodiment describes the parameterization of the first sensor, or rather, access to the data from the first sensor. The first sensor can thus also be parameterized itself or send its sensor data. However, it can only do this directly from or to the end device when it is in the active state. In the passive state, it can only be parameterized via the second, active sensor and can only send its data to this sensor. "Second" communication device or sensor refers to any sensor—in this case, an active sensor—that is part of the mesh network.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Sensor eine Prozessierungseinheit auf, die eingerichtet ist, den Sensor mit den empfangenen Parametrierungsdaten zu parametrieren.According to one embodiment, the sensor has a processing unit that is configured to parameterize the sensor with the received parameterization data.

Die Prozessierungseinheit kann beispielsweise einen Speicher zum Speichern der Parametrierungsdaten und einen Prozessor aufweisen, der die Einstellungen gemäß den Parametrierungsdaten umsetzt.The processing unit may, for example, comprise a memory for storing the parameterization data and a processor that implements the settings according to the parameterization data.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Sensor eine Ortungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, zu detektieren, ob sich der Sensor an einer erlaubten Position befindet, an der ein aktiver Zustand erlaubt ist, und die Prozessierungseinheit die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung in einen aktiven Zustand versetzt, wenn sich der Sensor an einer erlaubten Position befindet, und andernfalls in einen passiven Zustand.According to one embodiment, the sensor comprises a locating device configured to detect whether the sensor is located at a permitted position at which an active state is permitted, and the processing unit sets the network communication device to an active state if the sensor is located at a permitted position and otherwise to a passive state.

Eine Ortungseinrichtung kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sich die Sensorposition häufig ändert.A tracking device can be particularly useful if the sensor position changes frequently.

Beispielsweise kann eine Zone durch geografische Eckpunkte festgelegt werden, innerhalb derer die Sensoren durch die Positionsbestimmung automatisch in einen aktiven oder passiven Zustand gesetzt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein maximaler Abstand zu einem Punkt festgelegt werden, etc.For example, a zone can be defined by geographical points within which the sensors can be automatically set to an active or passive state based on position determination. Alternatively or additionally, a maximum distance to a point can be specified, etc.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Ortungseinrichtung einen Satellitennavigationssensor zur Positionsbestimmung auf; oder die Ortungseinrichtung ist eingerichtet ist, anhand der Signale der weiteren Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen die Position zu bestimmen. Eine weitere Option ist, dass die Ortungseinrichtung eingerichtet ist, anhand der Signale eines weiteren Kommunikationsstandards die Position zu bestimmen.According to one embodiment, the locating device comprises a satellite navigation sensor for determining the position; or the locating device is configured to determine the position based on the signals from the additional network communication devices. Another option is that the locating device is configured to determine the position based on the signals of another communication standard.

Der Satellitennavigationssensor ist beispielsweise ein GPS-, GLONASS-, oder GALILEO-Empfänger, oder allgemein ein GNSS-Empfänger. Alternativ weist der Sensor ein Mobilfunkmodul auf, das durch bekannte Methoden erlaubt, eine Position zu bestimmen. Neben der absoluten Position kann auch eine relative Position bestimmt werden, beispielsweise über Signalstärken oder Abstandsmessung zu einem oder mehreren Sendern.The satellite navigation sensor is, for example, a GPS, GLONASS, or GALILEO receiver, or more generally a GNSS receiver. Alternatively, the sensor has a cellular module that allows a position to be determined using known methods. In addition to the absolute position, a relative position can also be determined, for example, using signal strength or distance measurements to one or more transmitters.

Gemäß einer Ausführungsform kommuniziert die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung, d.h. die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des ersten Sensors, mit der weiteren Netzwerk-Kommunikationseinrichtung und der externen Kommunikationseinrichtung über denselben Kommunikationsstandard.According to one embodiment, the network communication device, i.e. the network communication device of the first sensor, communicates with the further network communication device and the external communication device via the same communication standard.

Ein solcher Kommunikationsstandard ist gemäß Ausführungsformen Bluetooth, WLAN, Zigbee, 6LoWPAN, Narrowband-IoT, LoRaWAN, LPWAN, LTE-M, Sigfox, Z-Wave HART Wireless, Wi-Fi oder ein anderer Standard. Das Mesh-Netzwerk ist beispielsweise ein Bluetooth-Netzwerk, so dass die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung ein Bluetooth-Gerät ist, und die Kommunikationseinrichtung des Endgeräts ist ebenfalls ein Bluetooth-Gerät.Such a communication standard is, according to embodiments, Bluetooth, WLAN, Zigbee, 6LoWPAN, Narrowband-IoT, LoRaWAN, LPWAN, LTE-M, Sigfox, Z-Wave HART Wireless, Wi-Fi, or another standard. The mesh network is, for example, a Bluetooth network, so that the network communication device is a Bluetooth device, and the communication device of the terminal device is also a Bluetooth device.

Alternativ weist der Sensor eine Kommunikationseinrichtung auf, die gemäß zwei unterschiedlichen Standards kommunizieren kann. In diesem Fall kann die Kommunikationseinrichtung eine Gateway-Funktion haben. Auch in diesem Fall kann das Endgerät nur direkt mit der Kommunikationseinheit des Sensors kommunizieren und auf das Mesh-Netzwerk zugreifen, wenn die Kommunikationseinheit des Sensors einen aktiven Zustand aufweist.Alternatively, the sensor has a communication device that can communicate according to two different standards. In this case, the communication device can have a gateway function. Even in this case, the end device can only communicate directly with the sensor's communication unit and access the mesh network if the sensor's communication unit is active.

In Ausführungsformen kann das Endgerät ein drahtgebundenes Endgerät sein und beispielsweise über Ethernet oder APL-Ethernet oder über einen anderen drahtgebundenen Standard mit dem Sensor kommunizieren, der als „aktiv“ konfiguriert ist und damit die Kommunikation zulässt. Da die Kommunikationseinheit des Sensors Teil des Mesh-Netzwerks ist, kann sie sich über den Mesh-Netzwerk-Drahtlosstandard, z.B. Bluetooth, mit jedem der Sensoren verbinden, die das Mesh-Netzwerk bilden, unabhängig davon, ob diese als passiv oder aktiv konfiguriert sind. Somit kann sich das drahtgebundene Endgerät über den Sensor mit den Sensoren des Mesh-Netzwerks verbinden. Anders ausgedrückt, ist gemäß diesen Ausführungsformen die Kommunikationseinrichtung des Sensors eingerichtet, gemäß einem drahtgebunden und einem drahtlos-Standard zu kommunizieren, und über eine drahtgebundene Verbindung mit einem drahtgebundenen Endgerät von diesem Daten zu erhalten oder an dieses zu senden, wobei der Sensor die Daten über eine drahtlose Verbindung die Daten an eine weitere Kommunikationseinrichtung des Mesh-Netzwerks die Daten sendet, bzw. von dieser die Daten erhält. Der Sensor bzw. dessen Kommunikationseinrichtung ist dabei als „aktiv“ konfiguriert. Die weiteren Sensoren als „aktiv“ oder als „passiv“.In embodiments, the terminal device can be a wired terminal and communicate, for example, via Ethernet or APL Ethernet or another wired standard with the sensor, which is configured as "active" and thus allows communication. Since the sensor's communication unit is part of the mesh network, it can connect to each of the sensors forming the mesh network via the mesh network wireless standard, e.g., Bluetooth, regardless of whether they are configured as passive or active. Thus, the wired terminal device can connect to the sensors of the mesh network via the sensor. In other words, according to these embodiments, the sensor's communication device is configured to communicate according to a wired and a wireless standard and to receive data from or send data to a wired terminal device via a wired connection, wherein the sensor sends the data to or receives the data from another communication device of the mesh network via a wireless connection. The sensor or its communication device is configured as "active." The other sensors are either “active” or “passive”.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Mesh-Netzwerk bereitgestellt, das mindestens zwei Sensoren wie hierin beschrieben aufweist, deren jeweilige Netzwerk- Kommunikationseinrichtung das Mesh-Netzwerk bilden.According to a second aspect, a mesh network is provided comprising at least two sensors as described herein, whose respective network communication devices form the mesh network.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Kommunikationsverfahren in einem solchen drahtlosen Mesh-Netzwerk bereitgestellt, in welchem die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eines Sensors einen aktiven Zustand oder einen passiven Zustand annehmen kann, und wobei die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors die Schritte durchführt: Prüfen, ob sich die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors in einem aktiven oder passiven Zustand befindet; und wenn sich die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung in einem passiven Zustand befindet, Kommunizieren ausschließlich mit der Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des mindestens einen weiteren Sensors in dem Mesh-Netzwerk.According to a third aspect, a communication method in such a wireless mesh network is provided, in which the network communication device of a sensor can assume an active state or a passive state, and wherein the network communication device of the sensor performs the steps of: checking whether the network communication device of the sensor is in an active or passive state; and if the network communication device is in a passive state, communicating exclusively with the network communication device of the at least one further sensor in the mesh network.

Gemäß einer Ausführungsform kommuniziert die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors mit der Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des mindestens einen weiteren Sensors und/oder einer externen Kommunikationseinrichtung eines Endgeräts, wenn sich die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung in einem aktiven Zustand befindet.According to one embodiment, the network communication device of the sensor communicates with the network communication device of the at least one further sensor and/or an external communication device of a terminal device when the network communication device is in an active state.

Es versteht sich, dass das Kommunizieren nur dann erfolgt, wenn eines der Geräte eine Kommunikation einleitet. Dies kann entsprechend dem Protokoll des Standards beispielsweise durch eine Verbindungsanfrage, einen Verbindungsaufbau, ad-hoc, etc. erfolgen. Hierbei können auch weitere Zugriffsberechtigungen beispielsweise durch Autorisierungsverfahren und Authentifizierungsverfahren oder zertifikatsbasierte Verfahren abgefragt werden.It goes without saying that communication only occurs when one of the devices initiates communication. This can occur according to the standard protocol, for example, through a connection request, connection establishment, ad hoc, etc. Additional access authorizations can also be requested, for example, through authorization and authentication procedures or certificate-based procedures.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Prozessierungseinheit, beispielsweise ein Logikschaltkreis oder ein Prozessor, bereitgestellt, die eingerichtet ist, die Schritte des Kommunikationsverfahrens durchzuführen. Hierzu kann der Logikschaltkreis oder der Prozessor eine entsprechende Verdrahtung aufweisen und/oder Software ausführen.According to a further aspect, a processing unit, for example a logic circuit or a processor, is provided, which is configured to perform the steps of the communication method. For this purpose, the logic circuit or the processor can have appropriate wiring and/or execute software.

Die Prozessierungseinheit kann Schaltungen ohne programmierbare Logik umfassen oder ein Mikrocontroller, ein Field Programmable Gate Array (FPGA), ein ASIC, ein Complex Programmable Logic Devices (CPLD) oder andere programmierbare Logikbausteine sein oder umfassen, die dem Fachmann bekannt sind. Die Prozessierungseinheit kann weiterhin einen oder mehrere Speicherbausteine aufweisen, auf denen das oder ein Teil eines Computerprogramms, das die Schritte des Verfahrens ausführt, empfangene oder zu übertragende Daten speichert, eine Karte oder geographische Daten enthalten, die einer Lokalisierung, z.B. eine relative oder absolute Lokalisierung der Sensoren dienen oder ein abgegrenztes Gelände definieren.The processing unit may comprise circuits without programmable logic or be or comprise a microcontroller, a field programmable gate array (FPGA), an ASIC, a complex programmable logic device (CPLD), or other programmable logic components known to those skilled in the art. The processing unit may further comprise one or more memory components on which the computer program or part of a computer program that executes the steps of the method stores received or transmitted data, contains a map, or geographical data that serves for localization, e.g., a relative or absolute localization of the sensors, or defines a delimited area.

Insbesondere können die geographischen Daten definieren oder die Grundlage bilden, damit die Prozessierungseinheit bestimmen kann, ob ein Sensor in einen aktiven oder in einen passiven Zustand versetzt wird.In particular, the geographical data can define or form the basis for the processing unit to determine whether a sensor is put into an active or a passive state.

Die Software, die die Prozessierungseinheit ausführt, kann eine eingebettete Software oder ein Computerprogramm sein, die bzw. das beispielsweise in einem Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungseinrichtung, wie etwa eines Datenprozessors geladen und/oder gespeichert sein kann, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung auch Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein kann. Diese Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, Verfahrensschritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, das Computerprogramm bzw. das Verfahren automatisch auszuführen und/oder Eingaben eines Benutzers auszuführen. Das Computerprogramm kann auch über ein Datennetzwerk, wie etwa das Internet, bereitgestellt und von einem solchen Datennetzwerk aus in den Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen werden. Das Computerprogramm kann auch eine Aktualisierung eines bereits vorhandenen Computerprogramms umfassen, wodurch das vorhandene Computerprogramm beispielsweise zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens befähigt werden kann.The software that executes the processing unit may be embedded software or a computer program that may be loaded and/or stored, for example, in a working memory of a data processing device, such as a data processor, wherein the data processing device may also be part of an embodiment of the present invention. This data processing device may, for this purpose, comprise a be directed to carry out method steps of the method described above. The data processing device can further be configured to execute the computer program or the method automatically and/or to execute inputs from a user. The computer program can also be provided via a data network, such as the Internet, and downloaded from such a data network into the working memory of the data processing device. The computer program can also comprise an update of an existing computer program, whereby the existing computer program can be enabled, for example, to carry out the method described above.

Das computerlesbare Speichermedium kann insbesondere, aber nicht notwendigerweise, ein nichtflüchtiges Medium sein, das sich insbesondere zum Speichern und/oder Verteilen eines Computerprogramms eignet. Das computerlesbare Speichermedium kann eine CD-ROM, eine DVD-ROM, ein optisches Speichermedium, ein Festkörpermedium oder ähnliches sein, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird. Zusätzlich oder alternativ dazu, kann das computerlesbare Speichermedium auch in anderer Form verteilt bzw. vertrieben werden, beispielsweise über ein Datennetzwerk, wie etwa das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme. Hierzu kann das computerlesbare Speichermedium beispielsweise als ein oder mehrere Datenpakete ausgeführt sein.The computer-readable storage medium may in particular, but not necessarily, be a non-transitory medium, particularly suitable for storing and/or distributing a computer program. The computer-readable storage medium may be a CD-ROM, a DVD-ROM, an optical storage medium, a solid-state medium, or the like, supplied together with or as part of other hardware. Additionally or alternatively, the computer-readable storage medium may also be distributed or distributed in another form, for example via a data network, such as the Internet or other wired or wireless telecommunications systems. For this purpose, the computer-readable storage medium may, for example, be embodied as one or more data packets.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines Sensors zum Verhindern einer Kommunikation einer externen Kommunikationseinrichtung mit einer Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eines Mesh-Netzwerkes bereitgestellt.According to a further aspect, a use of a sensor for preventing communication of an external communication device with a network communication device of a mesh network is provided.

Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer Gegenstände oder Schritte erfüllen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft genutzt werden kann.Other variations of the disclosed embodiments may be understood and practiced by those skilled in the art in practicing the claimed invention by studying the drawings, the disclosure, and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plurality. A single processor or other unit may perform the functions of multiple items or steps recited in the claims. The mere fact that particular measures are recited in dependent claims does not mean that a combination of those measures cannot be advantageously utilized.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENSHORT DESCRIPTION OF THE CHARACTERS

1 shows a block diagram of a sensor
2 shows a sketch of an example scenario
3 shows a flowchart of a procedure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

1 zeigt en Blockdiagramm eines industriellen Sensors 100 mit einer drahtlosen Netzwerk-Kommunikationseinrichtung 102, einer Ortungseinrichtung 106 und einer Prozessierungseinheit 120. Die Kommunikationseinrichtung 102 weist ein Funkmodul 104 und eine Prozessierungseinheit 110 mit einem Prozessor oder einer Logik 112 und einem Speicher 114 auf. Die Prozessierungseinheit 120 weist einen Prozessor oder eine Logik 122 und einen Speicher 124 auf. Der Sensor 100 verfügt weiterhin über eine Messeinrichtung 130 zur Erfüllung seiner Sensor-Funktion. Die Messeinrichtung 130 kann beispielsweise Hochfrequenzkomponenten einschließlich einer Antenne, Ultraschallkomponenten, Komponenten zur Messung von Kapazitäten, Komponenten zur Messung von Strömen und Spannungen, etc. aufweisen, sowie Komponenten zur Prozessierung und Aufbereitung des Messsignals. Weiterhin kann der Sensor Bauteile oder Schnittstellen zur Stromversorgung aufweisen, die in 1 nicht eingezeichnet sind. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung 102 ist fähig, mit weiteren Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen ein Mesh-Netzwerk zu bilden und ist ausgestaltet, einen aktiven Zustand oder einen passiven Zustand anzunehmen. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung 102 ist ferner eingerichtet, in einem passiven Zustand nur mit den Netzwerk-Kommunikationseinrichtungen zu kommunizieren, die das Mesh-Netzwerk bilden. Anstatt zwei Prozessierungseinheiten 110, 120 kann der Sensor auch entweder nur eine Prozessierungseinheit 110 oder nur eine Prozessierungseinheit 120 aufweisen, die die Funktionalitäten bezüglich der aktiv/passiv-Konfiguration und übergeordneten bzw. sensorbezogenen Funktionalitäten enthält. Hierin werden die Funktionalitäten bezüglich der aktiv/passiv-Konfiguration der drahtlosen Netzwerk-Kommunikationseinrichtung 102 zugerechnet, auch wenn die Prozessierungseinheit 120 weitere Funktionalitäten beinhaltet. Die Ortungseinrichtung 106 ist eingerichtet, die Position des Sensors 100 zu bestimmen und diese an die Prozessierungseinheit 120 zu übermitteln. Der Prozessor 122 kann auf den Speicher 124 zugreifen, der geodätische oder geographische Daten enthält, um zu bestimmen, ob sich der Sensor in einem Gebiet befindet, in welchem der Sensor bzw. die Kommunikationseinrichtung des Sensors als aktiv oder als passiv konfiguriert werden soll, und nimmt die entsprechende Konfiguration vor. 1 shows a block diagram of an industrial sensor 100 with a wireless network communication device 102, a locating device 106, and a processing unit 120. The communication device 102 has a radio module 104 and a processing unit 110 with a processor or logic 112 and a memory 114. The processing unit 120 has a processor or logic 122 and a memory 124. The sensor 100 further has a measuring device 130 to fulfill its sensor function. The measuring device 130 can, for example, have high-frequency components including an antenna, ultrasonic components, components for measuring capacitances, components for measuring currents and voltages, etc., as well as components for processing and conditioning the measurement signal. Furthermore, the sensor can have components or interfaces for the power supply, which are in 1 are not shown. The network communication device 102 is capable of forming a mesh network with other network communication devices and is configured to assume an active state or a passive state. The network communication device 102 is further configured to communicate in a passive state only with the network communication devices that form the mesh network. Instead of two processing units 110, 120, the sensor can also have either just one processing unit 110 or just one processing unit 120, which contains the functionalities relating to the active/passive configuration and higher-level or sensor-related functionalities. Here, the functionalities relating to the active/passive configuration are assigned to the wireless network communication device 102, even if the processing unit 120 contains further functionalities. The locating device 106 is configured to determine the position of the sensor 100 and to transmit this to the processing unit 120. The processor 122 may access the memory 124 containing geodetic or geographical data to determine whether the sensor is located in an area in which the sensor or the sensor's communication device is to be configured as active or passive, and perform the appropriate configuration.

2 zeigt ein Beispielszenario, in welchem zwei Endgeräte 204, 206 bzw. zwei externe drahtlose Kommunikationseinrichtungen 204, 206 versuchen, auf das Mesh-Netzwerk 200 zuzugreifen. Das Mesh-Netzwerk 200 wird durch die Sensoren 211...215 gebildet. Jeder der Sensoren 211...215 ist ein Sensor 100, wie in 1 gezeigt. Das Mesh-Netzwerk 200 kann z.B. ein Bluetooth-Netzwerk oder ein WLAN-Netzwerk sein, oder ein Netzwerk gemäß einem anderen Standard. Im Folgenden wird beispielhaft ein Bluetooth-Netzwerk beschrieben. Ferner wird der besseren Lesbarkeit halber statt „Kommunikationseinrichtung des Sensors“ auch lediglich der Begriff „Sensor“ verwendet. Entsprechendes gilt für das Endgerät. 2 shows an example scenario in which two terminal devices 204, 206 or two external wireless communication devices 204, 206 attempt to access the mesh network 200. The mesh network 200 is formed by the sensors 211...215. Each of the sensors 211...215 is a sensor 100, as in 1 shown. The mesh network 200 can be, for example, a Bluetooth network or a WLAN network, or a network according to another standard. A Bluetooth network is described below as an example. Furthermore, for the sake of better readability, the term "sensor" is used instead of "communication device of the sensor." The same applies to the terminal device.

Durch ein solches, z.B. Bluetooth-, Mesh-Netzwerk 200 kann ein Endgerät 204, 206 auf ein sogenanntes Asset, hier einen Sensor 211...216, zugreifen, das sich nicht im Funk-Abdeckungsbereich des Assets befindet. Zum Beispiel kann sich das Endgerät 206 mit jedem der Sensoren 211...216 verbinden, obwohl es sich nur in dem Abdeckungsbereich des Sensors 214 befindet. Die Abdeckungsbereiche der Sensoren 211...216 sind in 2 durch die dünnen Kreise dargestellt. Somit lässt sich zum Beispiel ein Mesh-Netzwerk aufspannen, das Teile oder auch das gesamt Gebiet einer industriellen Anlage abdeckt, deren Grenze in 2 durch das Rechteck 202 illustriert ist. So kann die Parametrierung eines beliebigen Sensors 211...216 innerhalb einer Anlage per Smartphone via Bluetooth von überall innerhalb des aufgespannten Netzes 200 erfolgen. Wie in 2 anhand der Kreise um die Sensoren 211 und 216 zu sehen ist, kann es vorkommen, dass die Funk-Abdeckung auch über die Grenze 202 der Anlage hinausgeht. Ein Zugriff von einem Endgerät 204, z.B. einem Smartphone, von außerhalb des Firmengeländes auf einen der Sensoren 211...215 ist jedoch nicht erwünscht. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung können nun Bereiche festgelegt werden, aus welchen Daten zu dem Endgerät gesendet werden können oder von welchen aus von einem Endgerät Änderungen an der Parametrierung eines Sensors vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann hierfür ein bestimmter Bereich innerhalb der Anlage festgelegt werden oder es kann festgelegt werden, dass das gesamte Gebiet ein „erlaubtes“ Gebiet ist. Das Gebiet der gesamten Anlage ist z.B. durch die Grenze 202 der Anlage definiert.Through such a Bluetooth mesh network 200, a terminal device 204, 206 can access a so-called asset, here a sensor 211...216, that is not located within the asset's radio coverage area. For example, the terminal device 206 can connect to any of the sensors 211...216, even though it is only located within the coverage area of the sensor 214. The coverage areas of the sensors 211...216 are 2 represented by the thin circles. This allows, for example, a mesh network to be created that covers parts or the entire area of an industrial plant whose boundary is in 2 is illustrated by the rectangle 202. Thus, the parameterization of any sensor 211...216 within a system can be carried out via smartphone via Bluetooth from anywhere within the network 200. As in 2 As can be seen from the circles around sensors 211 and 216, it may happen that the radio coverage extends beyond the boundary 202 of the system. Access from a terminal device 204, e.g. a smartphone, from outside the company premises to one of the sensors 211...215 is not desired, however. According to embodiments of the invention, areas can now be defined from which data can be sent to the terminal device or from which changes to the parameterization of a sensor can be made by a terminal device. For example, a specific area within the system can be defined for this purpose, or it can be specified that the entire area is an "allowed" area. The area of the entire system is defined, for example, by the boundary 202 of the system.

So kann eine Netzwerk-Kommunikationseinrichtung, wie z.B. ein Bluetooth-Modul, welches sich in einem Sensor am Werksgelände befindet, beispielsweise nur Daten über einen Sensor innerhalb der Anlage, z.B. ein Werksgelände, senden oder empfangen. An ein Endgerät außerhalb des Werksgeländes werden keine Daten gesendet oder Parameteränderungen von dieser akzeptiert.For example, a network communication device, such as a Bluetooth module located in a sensor on the factory premises, can only send or receive data via a sensor within the facility, e.g., a factory premises. No data is sent to, or parameter changes accepted by, a device located outside the factory premises.

Wie in der Skizze der 2 dargestellt, sind auf dem Werksgelände sechs Sensoren 211...216 verbaut. Jeder einzelne Sensor 211...216 kann mittels seiner Netzwerk-Kommunikationseinrichtung über Bluetooth kommunizieren. Gemeinsam können diese Assets ein Bluetooth-Mesh-Netzwerk 200 aufbauen und somit große Teile des Werksgeländes abdecken. Aber auch Bereiche außerhalb des Firmengeländes werden vom Netzwerk 200 abgedeckt. So könnte eine unbefugte Person mittels eines Endgeräts evtl. auf alle Sensoren 211...216 über das Mesh-Netzwerk 200 zugreifen und durch den Zugriff Daten dieser Sensoren abfragen oder diese Sensoren parametrieren. Der Betreiber des Netzwerks 200 kann nun jedes Asset als „Aktiv“ oder „Passiv“ parametrieren. In der Skizze sind, gekennzeichnet durch dicke Kreise, die vier Sensoren 212...215 in der Mitte der Anlage als „aktiv“ konfiguriert und bilden ein Netzwerkabdeckungsgebiet 220, auf das uneingeschränkter Zugriff möglich ist. Die äußeren Sensoren 211 und 216 hingegen sind als „passiv“ konfiguriert. Will ein Mitarbeiter mit seinem Endgerät 204, 206 jetzt per Bluetooth auf einen der passiven Sensoren 211, 216 zugreifen, ist dies nur möglich, wenn die Verbindung über einen der aktiven Sensoren weitergeleitet wird. Das heißt, er kann sich mit dem Endgerät nur über die aktiven Sensoren 212...215 indirekt mit den äußeren Sensoren 211, 216 verbinden und mit diesen kommunizieren. So kann einfach sichergestellt werden, dass nur Personen Zugriff auf die Sensoren haben, die sich auch innerhalb des Werksgeländes befinden. Fügt der Betreiber einen weiteren Sensor dem Netzwerk hinzu, muss er den Sensor dem Netzwerk hinzufügen und kann dann wählen, ob dieser als aktiv oder als passiv konfiguriert werden soll. Alternativ wird die Konfiguration unter Verwendung der Ortsbestimmungseinheit vorgenommen.As shown in the sketch of the 2 As shown, six sensors 211...216 are installed on the factory premises. Each individual sensor 211...216 can communicate via Bluetooth using its network communication device. Together, these assets can establish a Bluetooth mesh network 200 and thus cover large parts of the factory premises. However, areas outside the company premises are also covered by the network 200. This means that an unauthorized person could potentially access all sensors 211...216 via the mesh network 200 using a terminal device and, through this access, query data from these sensors or parameterize these sensors. The operator of the network 200 can now parameterize each asset as "active" or "passive." In the sketch, the four sensors 212...215 in the center of the system are configured as "active" (marked by thick circles) and form a network coverage area 220 to which unrestricted access is possible. The outer sensors 211 and 216, on the other hand, are configured as "passive." If an employee now wants to access one of the passive sensors 211, 216 via Bluetooth using their end device 204, 206, this is only possible if the connection is forwarded via one of the active sensors. This means that they can only indirectly connect to and communicate with the external sensors 211, 216 via the active sensors 212...215. This makes it easy to ensure that only people who are actually within the factory premises have access to the sensors. If the operator adds another sensor to the network, they must add the sensor to the network and can then choose whether it should be configured as active or passive. Alternatively, the configuration is performed using the location determination unit.

„Aktiv" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Asset, d.h. der Sensor auch mit anderen Bluetooth-Geräten kommunizieren kann, welche nicht direkt zu dem Mesh-Netzwerk 200 gehören (z.B. Smartphone). „Passiv“ bedeutet, dass das Asset nur mit den anderen Mesh-Netzwerkteilnehmern kommunizieren kann. Es lässt keine Verbindung zu anderen Sensoren oder Endgeräten zu.In this context, "active" means that the asset, i.e., the sensor, can also communicate with other Bluetooth devices that are not directly part of the mesh network 200 (e.g., smartphones). "Passive" means that the asset can only communicate with other mesh network participants. It does not allow connection to other sensors or end devices.

Angenommen, das Endgerät 204, das sich außerhalb des Werksgeländes befindet, möchte Daten des Sensors 216 erhalten oder diesen parametrieren. Dies ist ihm nicht möglich, da der Sensor 211 als passiv konfiguriert ist. Somit hat das Endgerät auf keinen der Sensoren im Netzwerk 200 Zugriff. Dem Endgerät ist ferner auch nicht möglich, auf Daten des Sensors 211 oder eines weiteren Sensors 212, 213, 214, 215 zuzugreifen oder diesen zu parametrisieren.Suppose the end device 204, located outside the factory premises, wants to receive data from sensor 216 or configure it. This is not possible because sensor 211 is configured as passive. Thus, the end device does not have access to any of the sensors in the network 200. Furthermore, the end device is also unable to access or configure data from sensor 211 or any other sensor 212, 213, 214, or 215.

Angenommen, das Endgerät 206 möchte Daten des Sensors 216 erhalten oder diesen parametrieren. Dies ist möglich, denn der Sensor 214, in dessen Abdeckungsbereich sich das Endgerät 206 befindet, ist als „aktiv“ konfiguriert. Der Sensor 214 kommuniziert dann über den Sensor 213 mit dem Sensor 216. Dem Endgerät ist ferner auch möglich, auf Daten des Sensors 214 oder jedes weiteren Sensors 211, 212, 213, 215 zuzugreifen oder diesen zu parametrisieren.Suppose the terminal device 206 wants to receive data from sensor 216 or configure it. This is possible because the sensor 214, within whose coverage area the terminal device 206 is located, is configured as "active." The sensor 214 then communicates with the sensor 216 via the sensor 213. The terminal device can also access data from the sensor 214 or any other sensor 211, 212, 213, 215 or configure it.

Ein Endgerät 206, das mit einem aktiven Sensor 214 kommuniziert, kann diesen parametrieren oder Daten von diesem Sensor 214 selbst abfragen. Dieser Sensor 214 kann aber auch Daten von dem Endgerät 206 zu einem anderen Sensor 211, 212, 213, 215, 216 in dem Netzwerk 200 weiterleiten oder Daten dieser Sensoren 212, 213, 215, 216 erhalten und an das Endgerät 206 weiterleiten. Ein Endgerät 204, das nur im Abdeckungsbereich eines passiven Sensors ist, kann keine Daten eines Sensors des Mesh-Netzwerks erhalten oder an einen solchen Sensor senden. Der passive Sensor kann diese Daten damit auch nicht zu dem Endgerät weiterleiten oder an dieses senden, und auch nicht durch das Endgerät 204 parametriert werden.A terminal device 206 that communicates with an active sensor 214 can configure it or query data from this sensor 214 itself. This sensor 214 can also forward data from the terminal device 206 to another sensor 211, 212, 213, 215, 216 in the network 200, or receive data from these sensors 212, 213, 215, 216 and forward it to the terminal device 206. A terminal device 204 that is only within the coverage area of a passive sensor cannot receive data from a sensor in the mesh network or send it to such a sensor. The passive sensor therefore cannot forward this data to the terminal device or send it to it, nor can it be configured by the terminal device 204.

Als eine weitere beispielhafte Ausführungsform zeigt 2 ein drahtgebundenes Endgerät 208, das sich zum Beispiel in einer Zentrale auf dem Firmengelände befindet und mit dem Sensor 215 über beispielsweise Ethernet oder APL-Ethernet kommuniziert. Die Kommunikationseinrichtung kann hierbei beispielsweise als Gateway arbeiten und die über das Ethernet erhaltene Daten nach Bluetooth wandeln. Der Sensor 215 ist als „aktiv“ konfiguriert und kann somit die Daten über Bluetooth an die weiteren Sensoren 211...214, 216 senden. Entsprechend kann er Daten von den weiteren Sensoren 211...214, 216 empfangen und mittels Ethernet an das drahtgebundene Endgerät 208 senden.As a further exemplary embodiment, 2 a wired terminal device 208, which is located, for example, in a central office on the company premises and communicates with sensor 215 via Ethernet or APL Ethernet, for example. The communication device can, for example, operate as a gateway and convert the data received via Ethernet to Bluetooth. Sensor 215 is configured as "active" and can thus send the data via Bluetooth to the other sensors 211...214, 216. Accordingly, it can receive data from the other sensors 211...214, 216 and send it via Ethernet to the wired terminal device 208.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Kommunikationsverfahrens in einem drahtlosen Mesh-Netzwerk 200 mit mindestens zwei Sensoren 100, die jeweils eine Kommunikationseinrichtung aufweisen, so dass sie das Mesh-Netzwerk 200 bilden. Die jeweiligen Kommunikationseinrichtungen der Sensoren 211...216 in dem Mesh-Netzwerk können einen aktiven Zustand oder einen passiven Zustand annehmen. Die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung eines dieser Sensoren 211...216, die einen Sensor 100 darstellen, führt die folgenden Schritte durch: In Schritt 302 erhält die Kommunikationseinrichtung eine Verbindunganfrage. Diese kann von einem anderen aktiven oder passiven Sensor 111...116 des Mesh-Netzwerks erfolgen, oder von einem Endgerät 204, 206. In Schritt 304 wird geprüft, ob sich die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 in einem aktiven oder passiven Zustand befindet. Wenn sich die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 in einem passiven Zustand befindet, wird Schritt 308 ausgeführt, in welchem die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 nur dann mit der anfragenden Kommunikationseinrichtung eines Endgeräts 204, 206 kommuniziert, wenn diese eine Netzwerk-Kommunikationseinrichtung einer der mindestens einen weiteren Sensoren 100 in dem Mesh-Netzwerk 200 ist. Die Kommunikationseinrichtung verbindet sich nicht mit einem Endgerät 204, bzw. allgemein ausgedrückt, einer Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Endgeräts 204, das bzw. die nicht das Mesh-Netzwerk 200 bildet. Wenn sich jedoch die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 in einem aktiven Zustand befindet, wird Schritt 306 ausgeführt, in welchem die Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 mit der Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des mindestens einen weiteren Sensors 100 und/oder einer Netzwerk-externen drahtlosen Kommunikationseinrichtung 206 kommuniziert. 3 shows a flowchart of a communication method in a wireless mesh network 200 with at least two sensors 100, each having a communication device, so that they form the mesh network 200. The respective communication devices of the sensors 211...216 in the mesh network can assume an active state or a passive state. The network communication device of one of these sensors 211...216, which represents a sensor 100, performs the following steps: In step 302, the communication device receives a connection request. This can come from another active or passive sensor 111...116 of the mesh network, or from a terminal device 204, 206. In step 304, it is checked whether the network communication device of the sensor 100 is in an active or passive state. If the network communication device of the sensor 100 is in a passive state, step 308 is executed, in which the network communication device of the sensor 100 only communicates with the requesting communication device of a terminal 204, 206 if this is a network communication device of one of the at least one further sensors 100 in the mesh network 200. The communication device does not connect to a terminal 204, or more generally, to a network communication device of the terminal 204, that does not form the mesh network 200. However, if the network communication device of the sensor 100 is in an active state, step 306 is executed, in which the network communication device of the sensor 100 communicates with the network communication device of the at least one further sensor 100 and/or a network-external wireless communication device 206.

Diesen Schritten vorangehend kann eine Parametrierung, d.h., Konfiguration, der Netzwerk-Kommunikationseinrichtung des Sensors 100 erfolgen, mit der die Kommunikationseinrichtung in einen aktiven oder passiven Zustand gesetzt wird, die entweder manuell oder automatisch erfolgt. Bei der automatischen Parametrierung stellt eine Prozessierungseinheit 120 des Sensors 100 unter Verwendung einer Ortungseinrichtung 106 fest, ob sich der Sensor 100 in einem Gebiet befindet, in dem er bzw. die Kommunikationseinrichtung als passiv oder aktiv konfiguriert werden soll und parametriert die Kommunikationseinrichtung entsprechend. Die Ortungseinrichtung 106 kann die Position des Sensors beispielsweise durch Empfang von Satellitensignalen wie GPS-, GALILEO- oder allgemein GNSS-Signalen ermitteln oder z.B. durch Triangulation innerhalb des Mesh-Netzwerks selbst. Beispielsweise kann die Ortungseinrichtung des Sensors 212 dessen Position durch Laufzeitmessung oder Signalstärkenmessung zu den Sensoren 211, 212 und 213 bestimmen und darauf basierend könnte die Prozessierungseinheit 120 des Sensors 212 die Kommunikationseinrichtung des Sensors 212 als „aktiv“ konfigurieren. Im Falle des Sensors 211 würde eine Triangulation nicht möglich sein, so dass dessen Prozessierungseinheit 10 dessen Kommunikationseinrichtung als „passiv“ konfigurieren würde.Prior to these steps, a parameterization, i.e., configuration, of the network communication device of the sensor 100 can be performed, setting the communication device to an active or passive state, either manually or automatically. During automatic parameterization, a processing unit 120 of the sensor 100 uses a locating device 106 to determine whether the sensor 100 is located in an area in which it or the communication device should be configured as passive or active, and parameterizes the communication device accordingly. The locating device 106 can determine the position of the sensor, for example, by receiving satellite signals such as GPS, GALILEO, or GNSS signals in general, or, for example, by triangulation within the mesh network itself. For example, the locating device of sensor 212 can determine its position by measuring the propagation time or signal strength to sensors 211, 212, and 213. Based on this, the processing unit 120 of sensor 212 could configure the communication device of sensor 212 as "active." In the case of sensor 211, triangulation would not be possible, so its processing unit 10 would configure its communication device as "passive."

Dem Schritt 308 nachfolgend kann die Prozessierungseinheit 120 eine Meldung herausgeben, dass ein unberechtigter Versuch erfolgt ist, sich mit einem Sensor des Mesh-Netzwerks zu verbinden.Following step 308, the processing unit 120 may issue a message that an unauthorized attempt has been made to connect to a sensor of the mesh network.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: Sensorsensor
102102: drahtlose Netzwerk-Kommunikationseinrichtungwireless network communication device
104104: Funkmodulradio module
106106: OrtungseinrichtungTracking device
110110: ProzessierungseinheitProcessing unit
112112: Prozessor/LogikProcessor/Logic
114114: Speichermemory
120120: ProzessierungseinheitProcessing unit
122122: Prozessor/LogikProcessor/Logic
124124: Speichermemory
130130: Messeinrichtungmeasuring device
200200: Mesh-NetzwerkMesh network
202202: FirmengeländeCompany premises
204204: Endgerät / externe drahtlose Kommunikationseinrichtung außerhalb des Firmengeländes 202Terminal / external wireless communication device outside the company premises 202
206206: Endgerät / externe drahtlose Kommunikationseinrichtung innerhalb des Firmengeländes 202Terminal / external wireless communication device within the company premises 202
208208: Endgerät / externe drahtgebundene Kommunikationseinrichtung innerhalb des Firmengeländes 202Terminal / external wired communication device within the company premises 202
211...216211...216: Sensoren 100, die ein Mesh-Netzwerk 200 bildenSensors 100 forming a mesh network 200
220220: uneingeschränktes Netzwerkabdeckungsgebietunrestricted network coverage area
302...308302...308: VerfahrensschritteProcedural steps

Claims

An industrial sensor (100) comprising a wireless network communication device (102), wherein the network communication device (102) is capable of forming a mesh network (200) with further network communication devices, wherein the network communication device (102) is configured to assume an active state or a passive state, and wherein the network communication device (102) is further configured to communicate, in a passive state, only with the network communication devices (211...216) that form the mesh network (200).

Sensor (100) to Claim 1 , wherein the network communication device (102) is further capable of communicating with a further external communication device (204, 206) which is not part of the mesh network (200), wherein the network communication device is configured to communicate directly with an external communication device only when the network communication device of the sensor is in an active state.

Sensor (100) to Claim 2 , wherein the network communication device is configured in the active state or in the passive state to receive parameterization data for parameterizing a second sensor or sensor data from a third network communication device of the mesh network (200) and to forward them to a second network communication device of the mesh network (200) which is assigned to the second sensor.

Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the network communication device (102) is configured to receive parameterization data for parameterizing a second sensor directly from an external communication device (204, 206) and forward it to a second communication device associated with the second sensor only in the active state; or to receive sensor data of a second sensor from a second communication device and send the sensor data directly to an external communication device.

Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the network communication device is configured, in the active state, to directly receive parameterization data for parameterizing the sensor from a second network communication device of the mesh network (200) or from an external communication device, or to directly send sensor data of the sensor to the second network communication device or the external communication device; and in the passive state, to receive and forward parameterization data for parameterizing the sensor only from a second network communication device of the mesh network, or to send sensor data of the sensor to the second network communication device.

Sensor (100) according to the preceding claim, wherein the sensor has a processing unit configured to parameterize the sensor with the received parameterization data.

Sensor (100) according to the preceding claim, wherein the sensor (100) has a locating device (106) which is configured to detect whether the sensor is located at a permitted position at which an active state is permitted, and the processing unit sets the network communication device to an active state if the sensor is located at a permitted position and otherwise to a passive state.

Sensor (100) according to the preceding claim, wherein the locating device comprises a satellite navigation sensor for position determination; or wherein the locating device (106) is configured to determine the position based on the signals of the further network communication devices; and/or wherein the locating device (106) is configured to determine the position based on the signals of a further communication standard.

Sensor (100) to Claim 1 or 2 , wherein the network communication device communicates with the further network communication device and the external communication device via the same communication standard.

Sensor (100) according to one of the preceding claims, wherein the communication standard is one of the following: Bluetooth, WLAN, Zigbee, 6LoWPAN, Narrowband-IoT, LoRaWAN, LPWAN, LTE-M, Sigfox, Z-Wave HART Wireless or Wi-Fi.

Mesh network (200), comprising at least two sensors according to one of the Claims 1 until 10 whose respective network communication devices form the mesh network (200).

Communication method in a wireless mesh network (200) according to Claim 11 , wherein the network communication device (102) of a sensor (100, 211) can assume an active state or a passive state, and wherein the network communication device (102) of the sensor performs the steps of: checking (304) whether the network communication device (102) of the sensor (100, 211) is in an active or passive state; and if the network communication device (102) is in a passive state, communicating (308) exclusively with the network communication device of the at least one further sensor (210, 212...216) in the mesh network (200).

Communication procedures according to Claim 12 , wherein, when the network communication device (102) of the sensor (100) is in an active state, communicating (306) with the network communication device of the at least one further sensor and/or an external communication device of a terminal (204, 206).

Processing unit which is configured to carry out the steps of the communication method according to Claim 12 or 13 to carry out.

Use of a sensor (100) for preventing communication of an external communication device (204) with a network communication device of a mesh network (200).