AT524412B1 - Verfahren zur Datenübertragung von Verbrauchsmessgeräten - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung, insbesondere zur Verbrauchsdatenerfassung von Verbrauchsmessgeräten (1), mit einer Mehrzahl von mit je einem Kommunikationsmodul (2) ausgestatteten Verbrauchsmessgeräten (1), einem, vorzugsweise ortsfest installierten, Datensammler (3) zum Empfang von Datenpaketen (4) der Verbrauchsmessgeräte (1), wobei die Datenpakete (4) in bestimmten Zeitabständen innerhalb eines bestimmten Stichzeitraums (10) von dem jeweiligen Kommunikationsmodul (2) im Sendebetrieb per Funk an den Datensammler (3) gesendet werden, wobei der Datensammler (3) eine Steuereinrichtung (5) zur zeitlichen Steuerung eines Empfangsbetriebes aufweist, die dazu eingerichtet ist, aufeinanderfolgender Datenpakete (4) in zeitlicher Abfolge zu empfangen, wobei der Datensammler (3) ein Zeitreferenzsignal (6) generiert, anhand dessen das jeweilige Kommunikationsmodul (2) feststellen kann, wann der Stichzeitraum (10) beginnt, das Zeitreferenzsignal (6) vom Datensammler (3) per Funk an das jeweilige Kommunikationsmodul (2) gesendet wird, und die zeitliche Abfolge der Übertragung der Datenpakete (4) vom jeweiligen Kommunikationsmodul (2) zum Datensammler (3) in Abhängigkeit des Zeitreferenzsignals (6) angepasst wird.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR DATENÜBERTRAGUNG VON VERBRAUCHSMESSGERÄTEN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung, insbesondere zur Verbrauchsdatenerfassung von Verbrauchsmessgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND

[0002] Intelligente Verbrauchsmessgeräte, auch Smart Meter genannt, sind in ein Versorgungsnetz eingebundene Verbrauchsmessgeräte z. B. für Energie, Strom, Gas, Wasser, die dem jeweiligen Anschlussbenutzer den tatsächlichen Verbrauch anzeigen und in ein Kommunikationsnetz eingebunden sind. Intelligente Verbrauchsmessgeräte haben den Vorteil, dass manuelle Ablesungen der Zählerstände entfallen und seitens des Versorgers kurzfristigere Rechnungstellungen gemäß dem tatsächlichen Verbrauch vorgenommen werden können. Durch kurzfristigere Ableseintervalle ist wiederum eine genauere Kopplung der Endkundentarife an die Entwicklung der Börsenstrompreise möglich. Auch können Versorgungsnetze wesentlich besser ausgelastet werden.

[0003] Intelligente Verbrauchsmessgeräte sind üblicherweise jeweils Wohneinheiten oder Wohnhäusern zugeordnet. Die dort anfallenden Messdaten können auf unterschiedlichste Weise ausgelesen werden. Messdaten können z. B. über das Stromnetz (Power Line) ausgelesen werden. Die Einbindung der Verbrauchsmessgeräte in ein überörtliches Netzwerk ist hierbei allerdings nicht möglich. Ferner können Messdaten per Mobilfunktechnologie in Form von Datenpaketen oder Telegrammen übertragen werden. Dies ist allerdings teuer, setzt die Installation von Mobilfunkmodulen an den Verbrauchsmessgeräten voraus und hat Nachteile bezüglich des hohen Stromverbrauchs an den einzelnen Verbrauchsmessgeräten. Ferner können Messdaten in Form von Datenpaketen oder Telegrammen auch per Funk, beispielsweise im ISM (Industrial, Scientific, Medical)-Band-Frequenzbereich, übertragen werden. Diese Frequenzbereiche haben den Vorteil, dass von den Betreibern lediglich eine allgemeine Zulassung der Frequenzverwaltung notwendig ist. Allerdings besteht das Problem, dass aufgrund der Häufigkeit der Verwendung derartiger Frequenzbereiche für unterschiedlichste technische Einrichtungen wie etwa Garagentorsteuerungen, Babyphones, Alarmanlagen, WLAN, Bluetooth, Rauchwarnmelder usw. es häufig zu Störungen kommen kann. Das Sammeln der Messdaten per Funk erfolgt entweder durch ortsfeste oder mobile Datensammler (Kollektoren), an die die in den Sendern der Verbrauchsmessgeräte bereitgestellten Messdaten übertragen werden.

[0004] Aus rechtlichen Gründen dürfen von den Sendern der Verbrauchsmessgeräte lediglich Messdaten, die zu bestimmten, sehr kurzen Stichzeiträumen (Stichzeit bzw. Stichzeitpunkt inklusive Zeitabweichung) an einen Datensammler übertragen werden, für die Verbrauchsauswertung herangezogen werden. Während dieser sehr kurzen Stichzeiträume übertragen die Sender aller Verbrauchsmessgeräte ihre Datenpakete an den Empfänger des Datensammlers. Außerhalb der Stichzeiträume empfangene Datenpakete werden verworfen. Hierbei kommt es durchaus häufig vor, dass sich die Übertragungen von Messdaten von Sendern unterschiedlicher Verbrauchsmessgeräte innerhalb des Stichzeitraums gegenseitig stören. Auch gebäudespezifische Besonderheiten können oftmals dazu führen, dass die Ubertragung der Messedaten von den Verbrauchsmessgeräten zu dem Datensammler gestört ist. Alle diese Faktoren führen dazu, dass nur eine mäßige Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Datenpakete in dem betreffenden Kanal durchkommen.

DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK

[0005] Aus der US 2013/0106616 A1 ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Hierbei übermittelt der Datensammler einen Wake-up-Ton an ein Verbrauchsmessgerät, nach dessen Empfang durch das Verbrauchsmessgerät letzteres Daten an den Datensammler sendet. Der Wake-up-Ton beinhaltet eine Identifizierung des jeweiligen Verbrauchsmessgeräts

und legt einen Zeitschlitz fest, in dem die Daten von dem betreffenden Verbrauchsmessgerät übertragen werden sollen. Der Wake-up-Ton kann vom Datensammler wiederholt versendet werden.

[0006] Aus der EP 1 037 185 A2 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten eines eine Vielzahl von Verbrauchsmessern umfassenden Funknetzes bekannt, bei dem unterschiedlichen Datensammlern bestimmte Zeitschlitze zugeordnet werden, in welchen ihnen ein zur Datenübertragung zu verwendender gemeinsamer Funkkanal ausschließlich zur Verfügung gestellt wird. Unterschiedlichen Datensammlern können hierbei unterschiedliche Hierarchienummern zugewiesen werden. Innerhalb eines jeden Zeitschlitzes können Daten von den Datensammlern gesendet oder empfangen werden.

[0007] Die EP 1 971 055 A2 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung einer Kommunikation zwischen dem Sensorknoten eines Funk-Sensornetzwerkes und Datensammelknoten. Der Sensorknoten sendet in periodisch gleichen Zeitabständen ein Synchronisationstelegramm aus und ein Datensammelknoten empfängt das Synchronisationstelegramm, woraufhin eine bidirektionale Funkkommunikation zwischen den Knoten erfolgt. Das Verfahren dient dazu, die benötigte Bandbreite zu reduzieren oder eine zur Verfügung stehende Bandbreite effizienter auszunutzen. Ein wiederholtes Versenden der auszutauschenden Daten soll von Anfang an vermieden werden. Hierbei können bei Abriss einer Kommunikation auch Resynchronisationstelegramme übermittelt werden, um eine Wiederaufnahme der Kommunikation und/oder den Empfang eines Schlussbefehls zu gewährleisten. Die Aussendung von Resynchronisationstelegrammen kann wiederholt und in kürzeren Zeitabständen als die Aussendung von periodisch gesendeten Synchronisationstelegrammen erfolgen. Wird nach mehrfacher Sendewiederholung der Resynchronisationstelegramme keine Wiederaufnahme der Kommunikation und/oder kein Empfang eines Schlussbefehls erreicht, ist die Datenübertragung als solche insgesamt zu verwerfen.

[0008] Ein Verfahren zur Datenübertragung bzw. zur Verbrauchserfassung von Verbrauchsmessgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 199 05 316 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein unidirektionales Datenübertragungssystem, bei dem der Empfänger eine Zeitsteuereinrichtung seines Empfangsbetriebes aufweist, die dazu eingerichtet ist, auf der Basis von Sollwerten für die Zeitabstände aufeinander folgender Datenpakete des betreffenden Senders den jeweiligen Zeitpunkt der erwarteten nächstfolgenden Datensendung des Senders abzuschätzen und den Empfänger zeitweilig jeweils in einem Toleranzzeitintervall, das den geschätzten Zeitpunkt der Datenübertragung enthält, empfangsbereit zu schalten.

AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Datenübertragung, insbesondere zur Verbrauchserfassung von Verbrauchsmessgeräten, zu schaffen, mit dem eine verbesserte Performance bei der Übertragung der Messdaten von den einzelnen Verbrauchsmessgeräten zum Datensammler ermöglicht wird.

LÖSUNG DER AUFGABE

[0010] Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

[0011] Dadurch, dass der Datensammler (oder auch „Konzentrator“ genannt) eine Zeitreferenz generiert, anhand welcher das jeweilige Kommunikationsmodul des betreffenden Verbrauchsmessgeräts feststellen kann, wann der Stichzeitraum beginnt, die Zeitreferenz vom Datensammler per Funk an das jeweilige Kommunikationsmodul gesendet wird, und die zeitliche Abfolge der Übertragung der Datenpakete vom jeweiligen Kommunikationsmodul zum Datensammler in Abhängigkeit der Zeitreferenz angepasst wird, kann das jeweilige Kommunikationsmodul anhand seines eigenen Zeitmessinstruments einen Zeitvergleich vornehmen und auf diese Weise sein Sendeverhalten anpassen. Bei der Zeitreferenz kann es sich um ein Zeitreferenzsignal oder um eine Zeitreferenzsignal-Einheit, wie zum Beispiel ein Synchronisationssignal oder eine Synchronisationssequenz handeln. Unter Stichzeitraum ist ein Stichzeitpunkt zur Datenübertragung, z. B.

alle 15 Minuten, sowie ein sich vor und nach dem Stichzeitpunkt anschließender, durch den Fehler des Zeitmessinstruments des jeweiligen Kommunikationsmoduls bedingter Toleranzzeitraum, z. B. 9 Sekunden, zu verstehen. Der Datensammler kann entweder ortsfest installiert oder mobil sein. Erfindungsgemäß umfasst das Zeitreferenzsignal mehrere Zeitreferenzteilsignale (Synchronisationssequenz), die vorzugsweise in unterschiedlichem zeitlichen Abstand zu dem bestimmten Stichzeitraum bzw. Stichzeitpunkt vom Datensammler an das jeweiligen Kommunikationsmodul gesendet werden, und vom dem jeweiligen Kommunikationsmodul anhand des jeweiligen zeitlichen Abstands der Zeitreferenzteilsignale untereinander und/oder zu dem bestimmten Stichzeitraum bzw. der Stichzeit die verbleibende Zeit bis zu dem bestimmten Stichzeitraum berechnet wird. Er kann hierdurch vorausberechnen, wann der Stichzeitraum beginnt und ist somit in der Lage, sein Sendeverhalten dementsprechend anzupassen.

[0012] Die Zeitreferenz muss keine Daten enthalten. Die Zeitreferenz kann daher in die Zeitsteuerung des Verbrauchsmessgerätes und/oder des Kommunikationsmoduls einfach implementiert werden. Beispielsweise kann es sich bei der Zeitreferenz um einen so genannten Beacon handeln.

[0013] Dadurch, dass die Anpassung derart erfolgt, dass die Datenpakete innerhalb des Stichzeitraums mit erhöhter Sendehäufigkeit von dem jeweiligen Kommunikationsmodul an den Datensammler gesendet werden, ist in Anbetracht der eingangs beschriebenen Probleme der Datenübertragung eine höhere Datenverlässlichkeit und damit eine verbesserte Performance erreichbar. Mehr relevante Datenpakete als bisher können innerhalb des Stichzeitraums von den einzelnen Kommunikationsmodulen an den Datensammler übertragen werden. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit eines guten Datentransfers im Vergleich zu den bisher betriebenen Verfahren. Zudem ermöglicht es die Erfindung eine verbesserte Kanalauslastung zu erreichen.

[0014] Vorzugsweise überträgt das jeweilige Kommunikationsmodul innerhalb des Stichzeitraums gleiche Datenpakete mehrfach an den Datensammler. Hierdurch kann eine weitere Erhöhung der Datenverlässlichkeit auch bei einer sich gelegentlich gegenseitig störenden Datenübertragung erreicht werden.

[0015] Vorzugsweise nimmt die Zeitdauer der Zeitabstände zur Übertragung der Datenpakete zum Stichzeitraum bzw. Stichzeitpunkt hin ab (Count Down Sequenz oder Count Down Beacon).

[0016] Vorzugsweise werden solche Datenpakete, die außerhalb des bestimmten Stichzeitraums vom jeweiligen Kommunikationsmodul an den Datensammler gesendet werden, vom Datensammler verworfen.

[0017] Die Erfindung ermöglicht es auch, als Steuergröße eine gewünschte Kanallast vorzugeben und die Erhöhung der Sendehäufigkeit von dem jeweiligen Kommunikationsmodul an den Datensammler derart festzulegen, dass ein vorgegebener Maximalwert der Kanallast nicht überschritten wird. Hierdurch kann der Kanalnutzungsgrad bzw. der Auslastungsgrad des Ubertragungskanals optimiert werden, wobei gleichzeitig anderweitige Kanallasten bei der Festlegung des Maximalwertes berücksichtigt werden können.

[0018] Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Kanallast bei einer vorherigen Übertragung von Datenpaketen, z. B. bei der Übertragung innerhalb des zuletzt erfolgten Stichzeitraums, gemessen werden. Hierbei können Fremdstörungen erfasst und bei der Festlegung des Grads der Erhöhung der Sendehäufigkeit mit einbezogen werden. Auch hierdurch kann der Kanalnutzungsgrad bzw. der Auslastungsgrad des UÜbertragungskanals weiter optimiert werden.

[0019] Die vorliegende Erfindung macht es möglich, innerhalb des Stichzeitraums für die Übertragung von Datenpaketen Zeitslots also Ubertragungszeitfenster festzulegen, nur innerhalb derer die Übertragung der Datenpakete erfolgen kann. Hierdurch kann verhindert werden, dass sich die Übertragung der Datenpakete von verschiedenen Kommunikationsmodulen gegenseitig stört.

[0020] Hierbei kann vorzugsweise jedem Verbrauchsmessgerät und/oder jedem Kommunikationsmodul ein individueller, dem betreffenden Verbrauchsmessgerät und/oder Kommunikationsmodul zugeordneter Zeitslot für die Übertragung von Datenpaketen des betreffenden Kommuni-

kationsmoduls zugeordnet sein. Beispielsweise sind die Zeitslots hierzu mit Slotnummern versehen.

[0021] Vorzugsweise kann die Zeitdauer des Zeitslots aus der Übertragungsdauer des Datenpakets, d. h. aus der Telegrammlänge, sowie aus dem Zeitfehler einer im Verbrauchsmessgerät verwendeten Zeitmesseinheit (z. B. Schwingquarz), d. h. aus der Zeitoszillator (Quarz)-Genauigkeit und des erwarteten Zeitraums vom letzten Zeitreferenzsignal, festgelegt werden. Hierdurch wird eine optimale Übertragung der Datenpakete unter Einbeziehung des dem Zeitmessinstrument inhärenten Fehlers ermöglicht.

[0022] In vorteilhafterweise muss im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Übertragung der Datenpakete nicht unbedingt eine Frequenzanpassung erfolgen.

[0023] Zweckmäßigerweise kann das Kommunikationsmodul des Verbrauchsmessgerätes permanent empfangsbereit sein, um ein Zeitreferenzsignal des Datensammlers zu empfangen.

[0024] Alternativ kann das Kommunikationsmodul nicht permanent empfangsbereit sein, um Energie zu sparen. Für die Durchführung der Zeitsynchronisation zwischen Verbrauchsmessgerät und Datensammler kann das Kommunikationsmodul dem Datensammler in regelmäßigen Abständen und/oder bei Bedarf ein Aufforderungssignal zum Senden des Zeitreferenzsignals übermitteln. Im Anschluss wird der Empfangsbetrieb des Kommunikationsmoduls zeitlich begrenzt für den Empfang des Zeitreferenzsignals eingeschaltet. Durch die hierdurch erreichte Energieeinsparung kann die Haltbarkeit der Batterie und somit die Einsatzzeit eines Verbrauchsmessgerätes in besonderem Maße verlängert werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG ANHAND VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

[0025] Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungsfiguren nachstehend näher erläutert. Wiederkehrende Merkmale sind der UÜbersichtlichkeit halber nur einmal mit Bezugsziffern versehen. Es zeigen:

[0026] Fig. 1 eine grob schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems innerhalb eines mehrere Wohnhäuser umfassenden Einzugsgebietes mit einer Vielzahl von Verbrauchsmessgeräten;

[0027] Fig. 2 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge zweier Stichzeiträume;

[0028] Fig. 3 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge eines Stichzeitraumes mit vorangegangenem Zeitreferenzsignal;

[0029] Fig. 4 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge eines Stichzeitraumes mit vorangegangener Countdown-Sequenz,

[0030] Fig. 5 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge eines Stichzeitraumes mit vorangegangener Synchronisationssequenz,

[0031] Fig. 6 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge eines Stichzeitraumes mit Zeitslot-Unterteilung;

[0032] Fig. 7 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge eines Zeitslots;

[0033] Fig. 8 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge des Empfangszeitraumes eines Kommunikationsmoduls mit empfangenem Zeitreferenzsignal, sowie

[0034] Fig. 9 eine schematische Darstellung der zeitlichen Abfolge mehrerer Empfangszeiträume eines Kommunikationsmoduls mit vorangegangenen Aufforderungssignalen sowie empfangenem Zeitreferenzsignal.

[0035] Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung eines per Funk betriebenen Datenerfassungssystems für Verbrauchsmessgeräte 1. Bei den Verbrauchsmessgeräten 1 handelt es sich in der Regel um Strom-, Wasser- oder Wärmemengenzähler. Die Verbrauchsmessgeräte 1 umfassen jeweils ein Kommunikationsmodul 2 zum Senden von Datenpaketen 4. Die Verbrauchsmessgeräte 1 bzw. die Kommunikationsmodule 2 befinden sich z. B. in Wohneinheiten 21 eines größeren Wohnhau-

ses 20 und/oder in einzelnen Wohnhäusern 22. Zudem befinden sich Datensammler 3 in Übertragungsreichweite der Kommunikationsmodule 2. Die Datensammler 3 besitzen eine Send- und Empfangseinheit zum Empfangen der Datenpakete 4. Die Datenübertragung der Datenpakete 4 erfolgt in der Regel über Funk, insbesondere über ISM-Bänder. Zur Vergrößerung der Sendeund Empfangsreichweite der Funksignale verfügen die Datensammler 3 über Antennen 24, die beispielsweise mittels einer Leitung 23, z. B. einer Hochfrequenzleitung (HF-Leitung), mit dem Datensammler 3 verbunden sind. Die Datensammler 3 sind vorzugsweise innerhalb des Wohnhauses 20 oder in dessen Umgebung fest installiert. Zudem können die Datensammler 3 über einen Anschluss 25 an ein überörtliches Netzwerk 26 angeschlossen sein. Hierbei kann es sich um ein geschlossenes Netzwerk, ein Intranet, das Internet oder dergleichen handeln. Der Anschluss 25 zwischen Datensammler 3 und Netzwerk 26 kann z. B. via Powerline, LAN oder Funk ausgestaltet sein.

[0036] Der Datensammler 3 verfügt in der Regel über eine feste Stromversorgung und kann auf diese Weise ohne Energieengpässe dauerhaft senden und empfangen. Die Verbrauchsmessgeräte 1 und somit auch deren Kommunikationsmodule 2 hingegen sind in der Regel batteriebetrieben und somit auf einen sparsamen Energieverbrauch ausgelegt.

[0037] Die Kommunikationsmodule 2 übertragen in definierten Zeitabständen Verbrauchsdaten, wie z. B. Zählerstand, Temperatur, durchschnittlicher Verbrauch oder dergleichen, an die Datensammler 3. Die Datensammler 3 sammeln diese Daten und/oder leiten diese über das Netzwerk 26 direkt an eine übergeordnete, nicht dargestellte zentrale Datenerfassung, wie z. B. die Zentrale eines Energie- oder Wasserlieferanten, weiter. In vorteilhafter Weise können dadurch Verbrauchsdaten der Verbrauchsmessgeräte und/oder Fehlfunktionen an die betreffenden Datenerfassungseinrichtungen zu gewünschten Zeitpunkten (Stichzeitpunkten) übermittelt werden.

[0038] Für die zeitgenaue Datenübermittlung ist es erforderlich, dass die Datensammler 3 und die Kommunikationsmodule 2 auf Basis der gleichen Uhrzeit senden und empfangen. Die Verbrauchsmessgeräte 1 bzw. die Kommunikationsmodule 2 und die Datensammler 3 besitzen hierzu jeweils ein Zeitmessinstrument zum Messen der Uhrzeit und/oder zur Zeiterfassung eines bestimmten Zeitraums. Als Zeitmessinstrument werden in der Regel Schwingquarze eingesetzt. Im Bereich der Kommunikationsmodule 2 ist jedoch eine energiesparende Variante des Zeitmessinstruments vorzusehen. Ublicherweise werden energiesparende und weniger messstabile Schwingquarze, wie z. B. Uhrenschwingquarze, mit Messfehlern von beispielsweise etwa 100 ppm verwendet. Im Bereich des Datensammlers 3 können demgegenüber genauere Zeitmessinstrumente, die einen erhöhten Stromverbrauch aufweisen können, eingesetzt werden, da beim Datensammler 3 in der Regel keine Energieversorgungsprobleme zu erwarten sind. Alternativ oder zusätzlich kann die aktuelle Uhrzeit beliebig oft über das Netzwerk 26 an den Datensammler 3 übermittelt werden. Um stets zu gewährleisten, dass das Kommunikationsmodul 2 und der Datensammler 3 eine zumindest nahezu gleiche Uhrzeit besitzen, wird zwischen Kommunikationsmodul 2 und Datensammler 3 eine Zeitsynchronisation durchgeführt, bei der z. B. die Uhrzeit des Kommunikationsmoduls 2 an die Uhrzeit des Datensammlers 3 angepasst wird. Diese Zeitsynchronisation erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit eines Zeitreferenzsignals 6, welches über die Sende- und Empfangseinheit des Datensammlers 3 an das jeweilige Kommunikationsmodul 2 übertragen wird.

[0039] Fig. 2 zeigt die zeitliche Darstellung zweier aufeinanderfolgender Stichzeitpunkte 9 und die dazugehörigen Stichzeiträume 10. Die Stichzeiträume 10 umfassen den gewünschten Stichzeitpunkt 9, z. B. bei Stromzählern alle 15 Minuten, und einen Toleranzzeitraum 11a vor sowie einen Toleranzzeitraum 11b nach dem gewünschten Stichzeitpunkt 9. Innerhalb des Stichzeitraumes 10 werden erfindungsgemäß vermehrt Datenpakete 4 von dem jeweiligen Kommunikationsmodul 2 des zugeordneten Verbrauchsmessgerätes 1 an den Datensammler 3 übertragen. Vorzugsweise überträgt das jeweilige Kommunikationsmodul 2 innerhalb eines bestimmten Stichzeitraums 10 gleiche Datenpakete 4 mehrfach an den Datensammler 3, um sicherzustellen, dass das betreffende Datenpaket 4 zumindest einmal innerhalb des betreffenden Stichzeitraumes 10 erfolgreich übertragen wird. Das Ziel besteht hierbei darin, die Datenpakete 4 innerhalb eines Stichzeitraumes 10 möglichst oft zu übertragen bzw. möglichst viele Wiederholungen durchzu-

führen, ohne dass andere Datensendungen (z. B. anderer Kommunikationsmodule 2) gestört werden.

[0040] Die Datenpakete 4, die innerhalb der Stichzeiträume 10 vom Kommunikationsmodul 2 an den Datensammler 3 übermittelt werden, dienen zur Verbrauchsermittlung des jeweiligen Verbrauchsmessgerätes 1. Diese Datenpakete 4 können danach entweder für eine spätere Auslesung im Datensammler 3 gespeichert oder über eine Funkverbindung, ein IT-Netz, eine Powerline oder dergleichen direkt an eine zentrale Datenerfassung übermittelt werden. Außerhalb der Stichzeiträume 10 können ebenfalls Datenpakete 4 übertragen werden. Zweckmäßigerweise werden jedoch diejenigen Datenpakete 4, die außerhalb des bestimmten Stichzeitraums 10 vom jeweiligen Kommunikationsmodul 2 an den Datensammler 3 gesendet werden, vom Datensammler 3 verworfen.

[0041] Bezugsziffer 6 in Fig. 3 bezeichnet das Zeitreferenzsignal. Das Zeitreferenzsignal 6 wird von dem Datensammler 3 generiert und zu einer bestimmten Zeit t über Funk an Kommunikationsmodul 2 übermittelt. Anhand des Zeitreferenzsignals 6 kann das jeweilige Kommunikationsmodul 2 unter Zuhilfenahme seines Zeitmessinstruments ermitteln, wann der Stichzeitraum 10 beginnt. Das Zeitreferenzsignal 6 kann beispielsweise die aktuelle Uhrzeit (z. B. 11:59:20 Uhr) und/oder die verbleibende Restdauer bis zum Beginn des nächsten Stichzeitraumes 10 (z. B. noch 40 Sekunden) beinhalten. Demnach kann das Kommunikationsmodul 2 die exakte Zeitdauer bzw. den Zeitabstand 12 (z. B. 40 Sekunden) bis zum Beginn des nächsten Stichzeitraumes 10 bestimmen. Dadurch kann die zeitliche Abfolge der Übertragung der Datenpakete 4 vom jeweiligen Kommunikationsmodul 2 zum Datensammler 3 in Abhängigkeit des Zeitreferenzsignals 6 angepasst werden.

[0042] Zudem kann, falls gewünscht, durch die Uhrzeitübertragung die Uhrzeit des Kommunikationsmoduls 2 stets mit der des Datensammlers 3 synchronisiert werden. Zeitabweichungen im Bereich des Zeitmessinstruments des Kommunikationsmoduls 2, die in der Regel im Laufe der Betriebsdauer des Zeitmessinstruments entstehen, können durch die regelmäßige Zeitsynchronisation mit dem Datensammler 3 vernachlässigbar klein gehalten werden.

[0043] Fig. 4 zeigt den Stichzeitraum 10, dessen Beginn dem jeweiligen Kommunikationsmodul 2 durch die Übermittlung eines Zeitreferenzsignals 6, das aus mehreren Zeitreferenzteilsignalen 6a-6d besteht, übermittelt wird. Die Zeitreferenzteilsignale 6a-6d enthalten jeweils eine Information über die verbleibende Restdauer (z. B. noch 40 Sekunden, noch 30 Sekunden, noch 20 Sekunden, noch 10 Sekunden) bis zum Beginn des Stichzeitraumes 10. Die Zeitreferenzteilsignale 6a- 6d stellen eine Countdown-Sequenz dar, welche die jeweils noch verbleibende Zeitdauer bis zum Beginn des Stichzeitraums 10 übermittelt (z. B. alle 10 Sekunden). In vorteilhafterweise muss das Kommunikationsmodul 2 bei dieser Übertragungsart der Zeitreferenz nicht alle Zeitreferenzteilsignale 6a-6d empfangen. Vielmehr kann es auch anhand eines dieser Zeitreferenzteilsignale 6a-6d den Beginn des Stichzeitraumes 10 ermitteln. Dadurch kann die Übertragungssicherheit zusätzlich erhöht werden, da selbst beim Verlust von mehreren Zeitreferenzteilsignalen 6a-6d der Beginn des Stichzeitraumes 10 vom Kommunikationsmodul 2 sicher ermittelt wird.

[0044] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung nach Fig. 5 besteht das Zeitreferenzsignal 6 aus einer Abfolge mehrerer Zeitreferenzteilsignale 6a-6d bzw. einer Synchronisationssequenz. Die Zeitreferenzteilsignale 6a-6d enthalten hierbei keine Datenpakete und sind zweckmäßigerweise als einfache Signale, wie z. B. Signalbeacons, ausgestaltet. Die Wahrscheinlichkeit eines Signalverlusts wird dadurch in besonderem Maße reduziert, da derartig kurze Signale wesentlich einfacher und sicherer als größere Datenpakete zu übertragen sind. Die Zeitreferenzteilsignale 6a-6d besitzen zeitliche Abstände 12a-12d zueinander und/oder zum Beginn des Stichzeitraums 10. Die zeitlichen Abstände 12a-12d sind innerhalb der Synchronisationssequenz festgelegt und nehmen in der Regel zum Beginn des Stichzeitraums 10 hin ab.

[0045] Ferner sind die zeitlichen Abstände 12a-12d untereinander ungleich bzw. unterschiedlich lang. Zudem sind die Summen aus zwei oder mehreren zeitlichen Abständen 12a-12d ungleich. Ferner sind ein zeitlicher Abstand 12a-12d und die Summe aus zwei oder mehreren zeitlichen Abständen 12a-12d ungleich. Daraus resultiert der Vorteil, dass der Zeitbetrag eines Zeitabstan-

des zwischen zwei beliebigen und nicht zwingend direkt aufeinanderfolgenden Zeitreferenzteilsignalen 6a-6d innerhalb der Synchronisationssequenz nur einmal vorgesehen ist.

[0046] Dadurch kann das jeweilige Kommunikationsmodul 2 anhand von nur einem ermittelten Zeitabstand zwischen zwei beliebigen Zeitreferenzteilsignalen 6a-6d, d. h. durch dem Empfang von lediglich zwei Zeitreferenzteilsignalen 6a-6d, die verbleibende Zeit bis zum Stichzeitraum 10 ermitteln.

[0047] Zweckmäßigerweise ist als Steuergröße eine Kanallast vorgesehen. Die Kanallast beschreibt die Belegung des jeweiligen Funkkanals bzw. die Auslastung auf der jeweiligen Frequenz. Die Kanallast setzt sich aus einer durch Störungen begründeten Last sowie einer aufgrund der Übertragung der Datenpaket 4 begründeten Last zusammen. Die Erhöhung der Sendehäufigkeit während des Stichzeitraumes 10 von dem jeweiligen Kommunikationsmodul 2 an den Datensammler 3 wird hierbei derart festgelegt, dass ein vorgegebener Maximalwert der Kanallast nicht überschritten wird. Beispielsweise kann somit im Vorfeld festgelegt werden, dass ab einer Kanalbelegung von 70 % die Sendehäufigkeit herabgesetzt wird, um die Übertragungswahrscheinlichkeit somit zu verbessern. Dadurch kann die Performance der Übertragung der Datenpakete 4 verbessert werden, ohne dass eine Frequenzanpassung erfolgen muss. In bevorzugter Weise kann die Kanallast bei einer vorherigen Übertragung von Datenpaketen 4, vorzugsweise innerhalb des zuletzt erfolgten Stichzeitraums 10, ermittelt werden.

[0048] Ferner kann der Datensammler 3 die optimale Last der Verbrauchsmessgeräte entweder durch die Kanallast nach

Last pro Zähler optimal = (Kanallast gewünscht 7 Kanallast Störer) / Anzahl Verbrauchsmessgeräte oder durch die Datenübertragungsparameter nach Last pro Zähler optimal T (Anzahl Datenpaketsendung X Dauer Datenpaketsendung) / Dauer Stichzeitraum

bestimmen und daraus die optimale Anzahl der Wiederholungen der Datenpaketsendungen ableiten. Anhand der optimalen Anzahl der Wiederholungen kann die Sendehäufigkeit des jeweiligen Kommunikationsmoduls 2 situationsbedingt an die zur Verfügung stehenden Kanalressourcen optimiert angepasst werden.

[0049] Gemäß einer besonderen Ausgestaltung nach Fig. 6 können innerhalb des Stichzeitraums 10 für die Übertragung von Datenpaketen 4 Zeitslots 8 festgelegt werden, innerhalb derer die Übertragung der Datenpakete 4 an einen Datensammler 3 erfolgt. Dadurch können den jeweiligen Verbrauchsmessgeräten 1 und/oder Kommunikationsmodulen 2 bestimmte Zeitslots zugeordnet werden, innerhalb derer die Kommunikationsmodule 2 an einen Datensammler 3 senden. Demgemänß ist jedem Verbrauchsmessgerät 1 und/oder Kommunikationsmodul 2 mindestens ein dem Verbrauchsmessgerät 1 und/oder dem Kommunikationsmodul 2 zugeordneter Zeitslot 8 für die Übertragung von Datenpaketen 4 des betreffenden Kommunikationsmoduls 2 zugeordnet. Dadurch kann die gegenseitige Beeinflussung der Funksignale der Kommunikationsmodule 2 untereinander reduziert und die Ubertragungsperformance deutlich erhöht werden.

[0050] Die Zeitdauer eines Zeitslots 8 ergibt sich gemäß Fig. 7 aus der Summe der Übertragungsdauer 15 (Telegrammlänge) des Datenpakets 4 sowie eines Zeitraumes zur Kompensation eines Zeitfehlers des im Verbrauchsmessgerät 1 bzw. im Kommunikationsmodul 2 verwendeten Zeitmessinstruments, z. B. des Schwingquarzes. Der Zeitraum zur Kompensation des Zeitfehlers umfasst einen der Übertragungsdauer 15 vorangestellten Toleranzzeitraum 16a und einen der UÜbertragungsdauer 15 nachgestellten Toleranzzeitraum 16b. Vorzugsweise sind die Toleranzzeiträume 16a, 16b gleich lang bemessen. Die Anzahl der Datenpaketsendungen wird durch diese Ausgestaltung wesentlich erhöht. Die Sicherheit und Performance der Datenübertragung wird demzufolge in besonderem Maße verbessert.

[0051] Zudem können Verbrauchsmessgeräten mit schlechtem Signalpegel vermehrt Zeitslots 8 zur Verfügung gestellt werden, um nachteilige Bedingungen, wie z. B. hohe Datenpaket-Fehlerraten, hohe Störerquoten, schlechte Erreichbarkeit in Kellerräumen usw., auszugleichen. Dadurch kann eine einheitliche Performance für die Datenerfassung unterschiedlicher Verbrauchs-

messgeräte garantiert werden.

[0052] Die Darstellung gemäß Fig. 8 zeigt eine Verfahrensvariante, bei der das Kommunikationsmodul 2 dauerhaft mit eingeschalteten Empfangsbetrieb 13 arbeitet, um das Zeitreferenzsignal 6 des Datensammlers 3 zu empfangen. Der Dauerbetrieb des Empfangsbetriebes 13 des Kommunikationsmoduls 2 stellt eine Belastung für die Batterie des Kommunikationsmoduls 2 bzw. des Verbrauchsmessgerätes 1 dar. Um Stromkapazitäten der Batterie zu sparen, kann auch vorgesehen sein, dass der Empfangsbetrieb nur zeitweise, während eines bestimmten Toleranzzeitraumes eingeschaltet ist oder sich nach empfangenem Zeitreferenzsignal für eine bestimmte Zeit t abschaltet.

[0053] Alternativ kann gemäß Fig. 9 vorgesehen sein, dass das Kommunikationsmodul 2 aktiv ein Zeitreferenzsignal 6 des Datensammlers 3 anfordert. Hierzu ist der Empfangsbetrieb 13 des Kommunikationsmoduls 2 zunächst abgeschaltet. Ferner ist ein zusätzliches Signal bzw. ein Aufforderungssignal 14 vorgesehen, welches das Kommunikationsmodul 2 an den Datensammler 3 übermittelt. Als Aufforderungssignal 14 ist ein kurzes und energiesparendes Funksignal, wie z. B. ein Beacon, vorgesehen. Im Anschluss an die Sendung des Aufforderungssignals 14 schaltet der Empfangsbetrieb 13 des Kommunikationsmoduls 2 ein. Je nach Übertragungsdauer und zeitlichem Abstand zum Stichzeitraum sendet der Datensammler 3 anschließend das Zeitreferenzsignal 6. Daraus resultiert der Vorteil, dass der Empfangsbetrieb 13 des Kommunikationsmoduls 2 nicht dauerhaft eingeschaltet sein muss, um das Zeitreferenzsignal 6 zu empfangen. Der Stromverbrauch des Verbrauchsmessgerätes und damit die Haltbarkeit der Batterie kann somit in besonderem Maße gesteigert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Verbrauchsmessgerät 2 Kommunikationsmodul 3 Datensammler

4 Datenpaket

5 Steuereinrichtung

6 Zeitreferenzsignal

6a-6d Zeitreferenzteilsignal

7 Steuereinrichtung 8 Zeitslot

9 Stichzeitpunkt

10 Stichzeitraum

11a, 116 _ Toleranzzeitraum

12 Zeitabstand 12a-12d Zeitabstand

13 Empfangsbetrieb 14 Aufforderungssignal 15 Übertragungsdauer 16a, 160 Toleranzzeitraum 20 Wohnhaus

21 Wohneinheit

22 Wohnhaus

23 Leitung

24 Antenne

25 Anschluss

26 Netzwerk

Claims (13)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Datenübertragung, insbesondere zur Verbrauchsdatenerfassung von Verbrauchsmessgeräten (1), mit einer Mehrzahl von mit je einem Kommunikationsmodul (2) ausgestatteten Verbrauchsmessgeräten (1), einem Datensammler (3) zum Empfang von Datenpaketen (4) der Verbrauchsmessgeräte (1), wobei die Datenpakete (4) in bestimmten Zeitabständen innerhalb eines bestimmten Stichzeitraums (10) von dem jeweiligen Kommunikationsmodul (2) im Sendebetrieb per Funk an den Datensammler (3) gesendet werden, wobei der Datensammler (3) eine Steuereinrichtung (5) zur zeitlichen Steuerung eines Empfangsbetriebes aufweist, die dazu eingerichtet ist, aufeinanderfolgender Datenpakete (4) in zeitlicher Abfolge zu empfangen, wobei der Datensammler (3) ein Zeitreferenzsignal (6) generiert, anhand dessen das jeweilige Kommunikationsmodul (2) feststellen kann, wann der Stichzeitraum (10) beginnt, wobei das Zeitreferenzsignal (6) vom Datensammler (3) per Funk an das jeweilige Kommunikationsmodul (2) gesendet wird, und wobei die zeitliche Abfolge der Übertragung der Datenpakete (4) vom jeweiligen Kommunikationsmodul (2) zum Datensammler (3) in Abhängigkeit des Zeitreferenzsignals (6) angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitreferenzsignal (6) mehrere Zeitreferenzteilsignale (6a-6d) umfasst, die in unterschiedlichem zeitlichen Abstand zu dem Stichzeitraum (10) vom Datensammler (3) an das jeweilige Kommunikationsmodul (2) gesendet werden, und vom jeweiligen Kommunikationsmodul (2) anhand des jeweiligen zeitlichen Abstands der Zeitreferenzteilsignale (6a-6d) untereinander oder zu dem Stichzeitraum (10) die verbleibende Zeit bis zu dem Stichzeitraum (10) berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung derart erfolgt, dass die Datenpakete (4) innerhalb des Stichzeitraums (10) mit erhöhter Sendehäufigkeit von dem jeweiligen Kommunikationsmodul (2) an den Datensammler (3) gesendet werden.

3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Kommunikationsmodul (2) innerhalb des Stichzeitraums (10) gleiche Datenpakete (4) mehrfach an den Datensammler (3) sendet.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Datenpakete (4), die außerhalb des Stichzeitraums (10) vom jeweiligen Kommunikationsmodul (2) an den Datensammler (3) gesendet werden, vom Datensammler (3) verworfen werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuergröße eine Kanallast vorgesehen ist und die Erhöhung der Sendehäufigkeit von dem jeweiligen Kommunikationsmodul (2) an den Datensammler (3) derart festgelegt wird, dass ein vorgegebener Maximalwert der Kanallast nicht überschritten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kanallast aus einer durch Störungen begründeten Last sowie einer aufgrund der Übertragung der Datenpaket (4) begründeten Last zusammensetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanallast bei einer vorherigen Übertragung von Datenpaketen (4), vorzugsweise innerhalb des zuletzt erfolgten Stichzeitraums (10), gemessen wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Stichzeitraums (10) für die Übertragung von Datenpaketen (4) Zeitslots (8) festgelegt werden, innerhalb derer die Übertragung der Datenpakete (4) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Kommunikationsmodul (2) mindestens ein dem Kommunikationsmodul (2) zugeordneter Zeitslot (8) für die UÜbertragung von Datenpaketen (4) des betreffenden Kommunikationsmoduls (2) zugeordnet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer des Zeitslots (8) aus der Übertragungsdauer des Datenpakets (4) sowie der Zeitoszillator-Genauigkeit und des erwarteten Zeitraums vom letzten Zeitreferenzsignal festgelegt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Datenpakete (4) ohne Frequenzanpassung erfolgt.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul (2) permanent empfangsbereit ist.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul (2) nicht permanent empfangsbereit ist, das Kommunikationsmodul (2) dem Datensammler (3) ein Aufforderungssignal (14) zum Senden des Zeitreferenzsignals (6) übermittelt und danach das Kommunikationsmodul (2) zum Empfang des Zeitreferenzsignals (6) empfangsbereit ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen