BE1021756B1 - Communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van verbruiksmeters en inrichting voor het verzamelen van deze verbruiksgegevens - Google Patents

Abstract

Communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters (3,8-11) van een abonnee naar een centrale applicatieserver (6) van een netbeheerder, waarbij de communicatiemodule (4) voorzien is van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer van de voornoemde verbruiksmeters (3, 8-11) die daarop voorzien zijn naar de communicatiemodule (4) en van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van de communicatiemodule (4) naar de applicatieserver (6), daardoor gekenmerkt dat beide communicatiemiddelen worden gevormd door één enkele radiotransceiver (17) die draadloos gegevens kan uitwisselen, zowel met de betreffende verbruiksmeters (3, 20 7-8), als met de applicatieserver (6).

Description

Communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van verbruiksmeters en inrichting voor het verzamelen van deze verbruiksgegevens.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van verbruiksmeters.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld om een netbeheerder van een distributienet van elektriciteit, water, gas, warmte of dergelijke, toe te laten om van op afstand via een centrale applicatieserver de verbruiksgegevens van haar abonnees te verzamelen.

Men kent al de zogenaamde slimme elektriciteitsmeter die van op afstand kan worden uitgelezen en hiertoe van de nodige meet-, informatie- en communicatiemiddelen is voorzien.

Dergelijke meter is reeds beschreven in het octrooi BE 1.019.385 van dezelfde aanvrager.

Een dergelijke slimme meter bestaat uit een verbruiksmeter voor het meten van het elektrisch verbruik van een abonnee en een aparte communicatiemodule die de verbruiksgegevens verzamelt van de verbruikersmeter voor elektriciteit evenals de verbruiksgegevens van andere verbruiksmeters van de abonnee zoals voor water, gas of dergelijke.

De voornoemde bekende communicatiemodule is daartoe voorzien van communicatiemiddelen voor het transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters naar de communicatiemodule en communicatiemiddelen voor het transfereren van de verbruiksgegevens van de communicatiemodule naar de centrale applicatieserver.

Voor het versturen van deze gegevens naar de centrale applicatieserver maakt de bekende communicatiemodule gebruik van bijvoorbeeld het laagspanningsnet, van cellulaire netwerken zoals GSM, CDM en andere of van het kabelnet.

Voor het uitwisselen van verbruiksgegevens en andere gegevens met secundaire verbruiksmeters maakt de bekende communicatiemodule gebruik van bedraade- en /of draadloze verbindingen, waarbij in het geval van de draadloze verbindingen gebruik wordt gemaakt van communicatiestandaarden zoals M-Bus EN13757 (868 Mhz band) en Zigbee (2,4 Ghz band).

Een nadeel van beide technologieën is dat het bereik van dergelijke communicatiemodule beperkt en onvoorspelbaar is en bijvoorbeeld negatief beïnvloed wordt door de aanwezigheid van muren en ander obstakels, zodat deze technologieën niet overal inzetbaar zijn.

Een ander nadeel is dat voor het uitwisselen van verbruiksgegevens en andere gegevens tussen de communicatiemodule en de centrale applicatieserver bepaalde communicatietechnologieën niet toestaan dat de communicatiemodule altijd staat te luisteren naar inkomende berichten met als gevolg dat de bestaande centrale applicatieservers en de communicatiemodules in dat geval voorzien moeten zijn van bijkomende middelen om de communicatiemodule te informeren zelf de applicatieserver te contacteren wat de communicatiemodule complexer en duurder maakt.

Het is tevens bekend dat alle huidige communicatiemodules voorzien zijn van een radiodatamodem om gegevens uit te wisselen met de centrale applicatieserver en van een bijkomende aparte radiotransceiverchip om gegevens met de secundaire verbruiksmeters uit te wisselen.

Een nadeel daarvan is dat de kostprijs van deze communicatiemodule relatief hoog is en het stroomverbruik tijdens de werking ook relatief hoog is.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters van een abonnee naar een centrale applicatieserver van een netbeheerder , waarbij de communicatiemodule voorzien is van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer van de voornoemde verbruiksmeters die daarop voorzien zijn naar de communicatiemodule en van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van de communicatiemodule naar de applicatieserver, met als kenmerk dat beide communicatiemiddelen worden gevormd door één enkele radiotransceiver die draadloos gegevens kan uitwisselen zowel met de betreffende verbruiksmeters, als met de applicatieserver.

Een voordeel van de uitvinding is dat de kostprijs en het energieverbruik van de communicatiemodule substantieel lager is dan dit van de bekende modules.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het verzamelen van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters van een abonnee van een netbeheerder , bevattende een communicatiemodule per abonnee zoals hiervoor beschreven, één of meer daarmee in communicatie staande verbruiksmeters van de abonnee, een net van verdeelkasten van de betreffende netbeheerder voorzien van communicatiemiddelen om verbruiksgegevens uit te wisselen met de communicatiemodules van de abonnees en met minstens één centrale applicatieserver van een netbeheerder.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeelden zonder enig beperkend karakter, twee uitvoeringsvormen beschreven van een communicatiemodule en van een inrichting volgens de uitvinding voor het verzamelen van de verbruiksgegevens van verbruiksmeters, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 de topologie weergeeft van een inrichting volgens de uitvinding voor het verzamelen van verbruiksgegevens, gebruik makend van een communicatiemodule volgens de uitvinding; figuur 2 een blokschema weergeeft van een eerste uitvoeringsvorm van een communicatiemodule volgens de uitvinding zoals gebruikt in figuur 1; figuur 3 een blokschema weergeeft van een tweede uitvoeringsvorm van een communicatiemodule volgens de uitvinding; figuur 4 een tijdsindeling weergeeft van het gebruik van de communicatiemodule van figuur 3.

In figuur 1 is een distributienet weergegeven dat in dit geval, bij wijze van voorbeeld, een distributienet voor elektriciteit, dat, zoals bekend, een aantal verdeelkasten 2 bevat die geografisch zijn verspreid voor het leveren van elektriciteit aan aangesloten abonnees die elk beschikken over een verbruiksmeter 3 voor elektriciteit.

Op de verbruiksmeter 3 voor elektriciteit is een communicatiemodule 4 aangesloten die van de verbruiksmeter 3 een zogenaamde slimme meter maakt waarvan verbruiksgegevens van op afstand kunnen worden uitgelezen door de netbeheerder van het elektriciteitsnet, die daartoe zijn verdeelkasten 2 heeft uitgerust met een communicatieplatform 5 dat de verbruiksgegevens 3 draadloos kan uitlezen en doorgeven naar een centrale applicatieserver 6 voor verdere verwerking voor facturatie of dergelijke.

De communicatiemodule 4 is in het geval van figuur 1 een uitwendige module die via een draadverbinding 7 verbonden is met de verbruiksmeter 3, maar die ook kan zijn uitgevoerd met een draadloze verbinding of geïntegreerd kan zijn in de verbruiksmeter 3.

In het voorbeeld van figuur 1 zijn er bij de abonnee van de verbruiksmeter 3 ook nog andere bijkomende verbruiksmeters geïnstalleerd, zoals een verbruiksmeter 8 voor gas, een verbruiksmeter 9 voor water, een verbruiksmeter 10 voor warmte, een verbruiksmeter 11 voor het registreren van opgewekte elektriciteit van zonnepanelen of dergelijke.

In dit geval zijn alle bijkomende verbruiksmeters 8 tot 11 uitgevoerd voor een draadloze uitlezing en zijn daartoe uitgerust met een draadloos transmissie-element 12 voor uitwisseling van gegevens van de betreffende verbruiksmeter met de communicatiemodule 4.

Tevens kunnen bij de abonnee randapparaten 13 zijn voorzien zoals een scherm of dergelijke om draadloos te kunnen communiceren met de communicatiemodule 4.

Het uitwisselen van verbruiksgegevens en bijkomende gegevens over de verbruiksmeters of randapparaten 13 of dergelijke, verloopt via een eerste datakanaal 14 en met het communicatieplatform 5 in de verdeelkasten 2 via een tweede datakanaal 15. De gegevensuitwisseling tussen de verdeelkast 2 en de centrale applicatieserver 6 gaat via een derde datakanaal 16.

Figuur 2 geeft het blokschema weer van een eerste uitvoeringsvorm van een communicatiemodule 4 volgens de uitvinding.

De communicatiemodule 4 bevat een radiotransceiver 17, met andere woorden een chip die, zowel dienst doet als zender en als ontvanger en een daarop aangesloten antenne met filter 18 en een klok 19.

Een AC/DC spanningsomvormer 20 zorgt voor de voeding van de communicatiemodule 4.

De klok 19 is op bekende wijze gesynchroniseerd met de klok van het communicatieplatform 5 van de verdeelkast 2 die zelf gesynchroniseerd is met de klok van de centrale applicatieserver 6.

De communicatiemodule 4 is voorzien van een microprocessor 21 en van een permanent geheugen 22 waarvan een deel 22a de informatie bevat van de aangesloten verbruiksmeters 3 en 8 tot 11 en van randapparaten 13 en een deel 22b dat de informatie bevat met betrekking tot het betreffende communicatieplatform 5 van de verdeelkast 2 en van de centrale applicatieserver 6.

De communicatiemodule 4 is ook voorzien van een vluchtig geheugen 23 waarvan een deel 23a kan dienen voor het bewaren van de verbruiksgegevens van de verbruiksmeters 3 en 8 tot 11 en aangesloten randapparaten 13 en een deel 23b ter ondersteuning van de microprocessor 21.

Ter beveiliging van de gegevensuitwisseling is de communicatiemodule 4 voorzien van een versleutelmiddel 24 dat de gegevens van en naar de verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaten 13 versleutelt en decodeert en een versleutelmiddel 25 dat de gegevens van en naar het communicatieplatform 5 en centrale applicatieserver 6 versleutelt en decodeert.

In deze uitvoeringsvorm van figuur 2 is de radiotransceiver 17 geprogrammeerd om via de antenne 18 gegevens uit te wisselen over één enkele frequentieband, zowel met de verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaat 13, als met het communicatieplatform 5 en de centrale applicatieserver 6.

De daarvoor gekozen frequentieband is bij voorkeur de f requentieband van 169, 400 Mhz tot 169,475 Mhz voor wat Europa betreft, dit volgens de ETSI EN300 220 standaard.

Deze keuze vloeit voort uit de kennis dat in december 2005 de Europese Commissie de 169 Mhz band heeft geharmoniseerd en binnen de 169Mhz band een sub-band van 169,400Mhz tot 169,8125 Mhz voor slimme meter toepassingen gereserveerd is en dat in 2012 de commissie voor M-bus standaardisatie een aanpassing van de EN13757-4 standaard heeft uitgebracht waarin het M-bus protocol is aangepast voor de 169,400Mhz-169,470Mhz subband.

De werking van deze uitvoeringsvorm van de communicatiemodule 4 volgens de uitvinding kan als volgt worden toegelicht.

De communicatiemodule 4 luistert naar binnenkomende berichten, meer speciaal naar berichten geïnitialiseerd door één van de aangesloten verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaten 13 en berichten afkomstig van de centrale applicatieserver 6 via het communicatieplatform 5.

Volgens applicatie en parameterisatie van de communicatiemodule 4 kan deze laatste zelf het initiatief nemen om een verbinding op te zetten met de centrale applicatieserver 6 via het communicatieplatform 5.

De communicatiemodule 4 is als 'datalogger' of als 'repeater' in te zetten, waarbij: - als 'datalogger' de verbruiksgegevens en bijkomende gegevens van alle aangesloten verbruiksmeters 3 en 8 tot 11 en randapparaten 13 worden bijgehouden in het deel 22a van het permanent geheugen 22, welke gegevens door de centrale applicatieserver 6 via het communicatieplatform 5 op te vragen zijn; - als 'repeater' de ontvangen verbruiksgegevens en bijkomende gegevens van alle aangesloten verbruiksmeters 3 en 8 tot 11 en randapparaten 13 eerst tijdelijk in 23a worden bijgehouden om ze vervolgens via het communicatieplatform 5 door te sturen naar de centrale applicatieserver 3 en omgekeerd.

Figuur 3 geeft het blokschema weer van een tweede uitvoeringsvorm van de communicatiemodule 4 volgens de uitvinding.

Deze uitvoeringsvorm verschilt van de uitvoeringsvorm van figuur 2 in het feit dat de communicatiemodule 4 in dit geval beschikt over twee antennes, respectievelijk 18 a en 18b, die toelaat dat de radiotransceiver geprogrammeerd kan worden om gegevens uit te wisselen gebruik makend van twee verschillende frequentiebanden, namelijk een eerste frequentieband voor communicatie met elk van de betreffende verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaten 13, een tweede frequentieband voor communicatie met het betreffende communicatieplatform 5.

Bij voorkeur wordt voor de eerste frequentieband gekozen voor de frequentieband van 868,00 tot 868,600 Mhz en voor de tweede frequentieband gekozen voor de frequentieband van 169,400 tot 169,475 Mhz.

De communicatiemodule 4 van figuur 3 is bijkomend voorzien van een schakelaar 26 en omschakelmiddelen 27 die door de klok 19 wordt gestuurd om de radiotransceiver 17 te kunnen omschakelen voor gebruik met, hetzij de eerste, hetzij de tweede frequentieband.

Het is ook bekend dat de meeste verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaten 13 batterij gevoed zijn en dat, om het stroomverbruik te beperken, de verbruiksmeters en randapparaten zelf het initiatief nemen om periodiek, bijvoorbeeld om de 15, 30 of 60 minuten, gedurende korte tijdsventers Tl, de communicatiemodule 4 te contacteren voor het uitwisselen van de verbruiksgegevens en bijkomende gegevens.

Figuur 4 illustreert een tijdslijn waarop, als voorbeeld, het tijdsinterval T= 15 min is aangeduid, met Tl de periode waarin de verbruiksmeters 8 tot 11 en randapparaten 13 geprogrammeerd zijn uit te zenden.

Tezelfdertijd is de communicatiemodule 4 erop geprogrammeerd om op een gesynchroniseerde manier binnen diezelfde tijdsvensters Tl via het datakanaal 14 over de · eerste frequentieband te luisteren naar binnenkomende gegevens die dan worden opgeslagen hetzij in het vluchtig geheugen 23 indien ingezet als "repeater", hetzij in het permanent geheugen 22 indien ingezet als "datalogger".

De rest van de periode T is de communicatiemodule 4 er op geprogrammeerd om in het resterende tijdsvenster T2 de radiotransceiver 17 over te schakelen op de tweede frequentieband om op datakanaal 15 te kunnen luisteren naar berichten die afkomstig zouden zijn van de centrale applicatieserver 6 via het communicatieplatform 5 en andersom.

Het tijdsvenster Tl wordt vanzelfsprekend zo kort mogelijk gehouden voor een maximale levensduur van de batterijen van de verbruiksmeters en randapparaten.

Het is duidelijk dat ook de verbruiksmeter 3 voor elektriciteit kan zijn uitgevoerd met een draadloos transmissie-element 12 voor draadloze communicatie met de communicatiemodule 4.

Om toegang te krijgen tot de verbruiksgegevens van water, gas en dergelijke, zullen de netbeheerders van deze verbruiksnetten de gewenste gegevens moeten opvragen bij de netbeheerder voor elektriciteit of een eigen applicatieserver met aangepaste software dienen te installeren om gegevens van of via het communicatieplatform 5 te kunnen opvragen, vanzelfsprekend met akkoord en in samenspraak met de netbeheerder waartoe het communicatieplatform 5 behoort of alternatief van of via een eigen net van communicatieplatformen.

Bij wijze van voorbeeld werd hiervoor een inrichting 1 beschreven die gebruik maakt van het distributienet voor elektriciteit voor het verzamelen van de verbruiksgegevens van abonnees die op dit distributienet aangesloten zijn, waarbij gebruik wordt gemaakt van de infrastructuur van dit distributienet om al deze verbruiksgegevens te centraliseren via deze infrastructuur en deze gegevens ter beschikking te stellen van de netbeheerder van dit distributienet en van andere netbeheerders.

Het is vanzelfsprekend niet uitgesloten dat in zulke inrichting niet de infrastructuur van de netbeheerder van het distributienet voor elektriciteit wordt gebruikt voor het verzamelen van de verbruiksgegevens van een abonnee, maar bijvoorbeeld de infrastructuur van de watermaatschappij, gasmaatschappij of dergelijke.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een communicatiemodule en inrichting voor het verzamelen van verbruiksgegevens volgens de uitvinding kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (14)

1. Conclusies .

   1. - Communicatiemodule voor het transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters (3,8-11) van een abonnee naar een centrale applicatieserver (6) van een netbeheerder, waarbij de communicatiemodule (4) voorzien is van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van één of meer van de voornoemde verbruiksmeters (3, 8-11) die daarop voorzien zijn naar de communicatiemodule (4) en van communicatiemiddelen voor het draadloos transfereren van de verbruiksgegevens van de communicatiemodule (4) naar de applicatieserver (6), daardoor gekenmerkt dat beide , communicatiemiddelen worden gevormd door één enkele radiotransceiver (17) die draadloos gegevens kan uitwisselen, zowel met de betreffende verbruiksmeters (3, 7-8), als met de applicatieserver (6).
2. 2. - Communicatiemodule volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de radiotransceiver (17) geprogrammeerd is om draadloos gegevens uit te wisselen tussen, enerzijds, de communicatiemodule (4) en de betreffende verbruiksmeters die daartoe voorzien zijn, en, anderzijds, tussen de communicatiemodule (4) en een communicatieplatform (5) dat daartoe voorzien is in een verdeelkast (2) van het elektriciteitsnet en dat in verbinding staat met de applicatieserver (6) voor het uitwisselen van gegevens.
3. 3. - Communicatiemodule volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de radiotransceiver (17) geprogrammeerd is om eenzelfde gemeenschappelijke frequentieband te gebruiken voor het uitwisselen van verbruiksgegevens tussen de communicatiemodule (4) en elk van de betreffende verbruiksmeters (3,8-11), enerzijds, en, tussen de communicatiemodule (4) . en het betreffende communicatieplatform (5), anderzijds.
4. 4. - Communicatiemodule volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de radiotransceiver (17) geprogrammeerd is voor gebruik met de gemeenschappelijke frequentieband van 169,400Mhz tot 169,475Mhz.
5. 5. - Communicatiemodule volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de communicatiemodule (4) continu luistert naar binnenkomende berichten van de betreffende verbruiksmeters (3,8-11) en van het betreffende communicatieplatform (5).
6. 6. - Communicatiemodule volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de radiotransceiver (17) geprogrammeerd is om één bepaalde frequentieband te gebruiken voor het uitwisselen van verbruiksgegevens tussen de communicatiemodule (4) en elk van de betreffende verbruiksmeters (3,8-11), enerzijds, en, een andere frequentieband voor het uitwisselen van verbruiksgegevens tussen de communicatiemodule (4) en het betreffende communicatieplatform (5), anderzijds.
7. 7. - Communicatiemodule volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de radiotransceiver (17) beschikt over twee antennes (18) en dat de radiotransceiver (17) geprogrammeerd is om een eerste antenne (18a) te gebruiken voor het uitwisselen van verbruiksgegevens over een eerste frequentieband tussen de communicatiemodule (4) en elk van de betreffende verbruiksmeters (3,8-11), enerzijds, en, om een tweede antenne (18b) te gebruiken voor het uitwisselen van verbruiksgegevens over een tweede frequentieband tussen de communicatiemodule (4) en het betreffende communicatieplatform (5), anderzijds.
8. 8. - Communicatiemodule volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de eerste frequentieband de frequentieband is van 868,00 tot 868,600 Mhz en de tweede frequentieband de frequentieband is van 169,400 tot 169,475 Mhz.
9. 9. - Communicatiemodule volgens conclusie 7 of 8, daardoor gekenmerkt dat zij een klok (19) bevat en een klokgestuurde schakelaar (26) om de antennes en frequentiebanden van de radiotransceiver (17) om te schakelen tussen de eerste en de tweede frequentieband.
10. 10. - Communicatiemodule volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de verbruiksmeters beschikken over een klok (19) die er voor zorgt dat verbruiksgegevens periodiek gedurende slechts korte tijdsvensters (Tl) worden uitgezonden en dat de klok (19) van de communicatiemodule (4) gedurende dezelfde gesynchroniseerde tijdsvensters (Tl) wordt omgeschakeld om verbruiksgegevens uit te wisselen met de verbruiksmeters (3,8-11) gebruik makend van de eerste f requentieband, terwijl gedurende de rest van de tijd de radiotransceiver wordt omgeschakeld naar de tweede frequentieband voor mogelijke gegevensuitwisseling met de applicatieserver (6).
11. 11. - Communicatiemodule volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een permanent geheugen (22) dat informatie bevat met betrekking tot de verbruiksmeters (3,8-11); tot het communicatieplatform (5) van de betreffende verdeelkast (2) en tot de applicatieserver (6).
12. 12. - Communicatiemodule volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een geheugen (23) voor het bewaren van de verbruiksgegevens van de aangesloten verbruiksmeters (3,8-11).
13. 13. - Communicatiemodule volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij beschikt over versleutelmiddelen (24,25) voor het versleutelen en decoderen van de verbruiksgegevens die uitgewisseld worden met de verbruiksmeters (3,8-11) en met de applicatieserver. (6) .
14. 14. - Inrichting voor het verzamelen van de verbruiksgegevens van één of meer verbruiksmeters (3,8-11) van een abonnee van een netbeheerder, bevattende een communicatiemodule (4) per abonnee volgens één van de voorgaande conclusies, één of meer daarmee in communicatie staande verbruiksmeters (3,8-11) van de abonnee, een net van communicatieplatformen (5) van de betreffende netbeheerder om verbruiksgegevens uit te wisselen met de communicatiemodules (3,8-11) van de abonnees en met minstens één centrale applicatieserver (6) van een netbeheerder.