CN104115028B - 用于操作现场设备的方法、现场设备以及用于广域自动化网络的服务器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备(1)的方法。所述方法包括以下步骤：在所述现场设备(1)中检测所述现场设备(1)的位置，生成标识所述现场设备(1)并包含所述现场设备(1)的位置和唯一标识的数据集，将所述数据集从所述现场设备(1)传送至自动化网络的服务器(10)，将标识符分配给由所述数据集标识的现场设备(1)，将所述标识符从所述服务器(10)传送至现场设备(1)，以及通过所述标识符的使用在自动化网络中通信。本发明另外涉及一种相应的现场设备(1)和一种用于执行所述方法的服务器(10)。

Description

用于操作现场设备的方法、现场设备以及用于广域自动化网络的服务器

技术领域

本发明涉及一种用于操作用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备的方法。本发明还包括用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的这种现场设备。此外，本发明包括用于操作至少一个用于执行测量和/或自动化任务的现场设备的用于广域自动化网络的服务器。

背景技术

在各种功能的渐增的集中化和网络化的范围内，自动化网络越来越多地形成为被分布于广域上，这样自动化网络的单个现场设备常常设置为互相相距100米或更远。由于单个部件，例如现场设备，被广泛地分布，且现场访问因此与高付出和费用联系在一起，这样的广域自动化网络的操作受阻。此外，这样的自动化网络通过现有的、有时是本地网络的合并被部分地形成，其在这样的结构中偶尔在操作中也有待继续，这样进一步的需求在自动化网络内施加于通信。即使单个的现场设备在某种程度上承担类似的任务，常常也有需要特别地设置这些设备，以使它们能执行它们的功能。自动化网络中的启动也需要单个设置。这样的自动化网络例如与供应网络共同使用，比如用于配电、气、水或类似物。

以下通过以包括这样的自动化网络的用于电的供应网络为例来参考。由于分散地产生的能源日益散布开来，特别是可再生能源，为了高效地操作供应网络另外需要用于这样的供应网络的操作者的电供应网络。这样的额外需求例如为了归属于本地网络的本地网络站，在能量分配网络内产生。以前，能量流通常从电站通过中压范围和至少一个本地网络站流向本地网络，不会出现反向电流，例如在中压范围中。由于分散能量供给日益散布开来，例如通过单岸式电站(block power station)、光伏系统、风力涡轮机或类似物，然而也有可能能量从本地网络流入中压网络并因此在供应网络的操作上具有反馈效应。为了能检测和/或影响这些反馈效应，有必要分散地检测和/或控制本地网络中的能量流。

为了能节约成本地执行操作和用于执行影响测量和/或自动化任务的分散现场设备的启动，例如检测和/或能量流的影响，这些程序可通过服务人员被容易地执行，无需特别资格的专业人员。服务人员具有安装现场设备的知识，但在处理自动化部件时常常不具有或仅具有一点知识。因此在一定程度上要求在安装之前设置现场设备，然而这容易出现错误。此外，自动化网络的操作者的系统中现场设备的一体化是不确定的，因为这些通常使用专用的、特别选择的用于单个现场设备或指定到那的分散站的标识符以便能以常规的方式在内部工作。为了操作和启动，自动化网络的专业知识因此也是必要的，而服务人员通常不具备这些。在供应网络的情况下，供应网络本身的知识作为选择地或附加地也是需要的。

为了便于供应网络中的现场设备的服务，可将其位置转发给控制室或控制系统的带有GPS模块的现场设备从专利DE10163564A1可以知道。现场设备可由维修技术员基于这个位置容易地定位。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的目的因此是提出一种方法、一种现场设备以及一种上述类型的服务器，使自动化网络中的现场设备能简单操作且简单启动。

该目的根据本发明通过一种用于操作用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备的方法、一种现场设备或一种服务器实现。

用于操作用于在自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备的方法从而根据本发明被说明。该方法包括以下步骤：在现场设备中检测现场设备的位置，生成标识所述现场设备并包含所述现场设备的位置和唯一标识的数据集，将所述数据集从现场设备传送至自动化网络的服务器，将标识符分配给由所述数据集标识的现场设备，将所述标识符从所述服务器传送至现场设备，以及通过所述标识符的使用在自动化网络中通信。

另外，用于在自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备根据本发明被说明。所述现场设备包括被设置以检测所述现场设备的位置的位置检测单元，用于生成标识所述现场设备并包含所述现场设备的被检测到的位置和唯一标识的数据集的处理单元，以及被设置以将所述数据集传送至所述自动化网络的服务器并从所述服务器接收标识符的通信单元，其中所述现场设备被设置以通过所述标识符的使用与所述自动化网络通信。

此外，用于操作用于执行测量和/或自动化任务的至少一个现场设备的自动化网络的服务器根据本发明被说明。所述服务器包括服务器通信单元和被设置以将标识符分配给由包含位置和唯一标识的数据集标识的现场设备的分配单元，其中所述服务器通信单元被设置以从所述现场设备接收所述数据集并将所述标识符传送至所述现场设备，且所述服务器被设置以通过所述标识符的使用与所述现场设备通信。

本发明的基本概念因此是通过位置的唯一分配和现场设备的唯一标识便于在自动化网络中与现场设备通信，以使得带有由服务器分配的标识符的现场设备可被用于通信。这个分配可在任何时间执行，这样其无需执行在前的易出错的分配。该分配被自动地执行因此便于启动。由于单个分散站、例如分散能量供给之间的广域自动化网络中的距离，标识符的唯一分配可能足够准确，即使位置可被确定为仅有通常在小于100米的范围内、优选地在最多10米的范围内的容错。单个分散站之间的距离典型地可为大约100米或更多，有时大约10米或更多。现场设备的位置被检测为绝对地理位置。这发生在位置检测单元并可被任意地执行。原则上，现场设备的位置可被以任何格式手动地输入现场设备中并被提供给位置检测单元。现场设备有利地被设置以在刚开始时自动地发起数据集的传送，以使得所有进一步通信可通过标识符被执行。在一个可选择的实施例中，现场设备被设置以通过操纵、例如通过初始化按钮来传送数据集。现场设备的唯一标识优选地包括现场设备或现场设备的部件的序列号、固定分配的网络地址，例如MAC地址、电话号码或类似的。唯一标识也可为特别是出于标识目的分配给现场设备的唯一标识，标识例如由现场设备的制造商分配。通信单元和服务器通信单元可被独立地设置。它们可通过有线或无线网络执行通信，例如被使用于在自动化网络中通信的GSM、GPRS、WLAN、以太网、电力线或类似的，无需成为自动化网络的组成部分。例如，通信单元和服务器通信单元可被设置为用于连接至网络的网络适配器。特别地，现场设备和服务器之间的连接可通过互联网连接生成。自动化网络使现场设备能与例如控制中心通信，其中网络可包括至少一个公共通信网络。所述网络优选地为自动化网络的一部分以便能与现场设备通信。所述现场设备优选地被设置以存储标识。所述现场设备因此可在重新启动的情况下使用这个标识直接通信。标识符可为任意字符组合，例如字母数字混合编制的名称。这里，术语“数据集”应理解为表示位置和唯一标识的组合。这独立于位置和唯一标识从现场设备被传送给服务器的方式。举例来说，位置和唯一标识可被以不同的数据包甚至通过不同传送路径从现场设备传送给服务器。所述现场设备为用于执行测量和/或自动化任务、例如用于测量分散生成并供给的能量的另外的传统现场设备，其中，在进一步的实施例中，供给由现场设备作为选择地或附加地控制。服务器优选地提供标识符给自动化网络的至少一个其它部件，例如控制中心，以使得通信可通过标识符的使用在现场设备和这个其它部件之间进行。

根据本发明的优选实施例，检测现场设备的位置的步骤包括评估位置数据，特别是卫星位置数据。所述位置数据可为适于确定绝对地理位置的任何数据。卫星位置数据的使用，例如基于GPS系统，已经证明其用于位置确定的价值。

根据本发明的优选实施例，检测现场设备的位置的步骤包括将所述现场设备连接至用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器，接收器中位置数据的接收，以及将接收到的位置数据从所述接收器传送至所述现场设备。相应地，现场设备进一步包括用于连接至用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器的接口(interface)，其中位置检测单元被设置以通过所述接口从所述用于位置数据的接收器接收位置数据。为了固定地安装现场设备，位置的一次性检测对于操作常常是足够的。相应地，有可能省去具有用于位置数据的复杂接收装置和复杂位置检测的现场设备的配置。所述现场设备可因此节约成本地、容易地生成。

根据本发明的优选实施例，现场设备包括用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器。由于仅有现场设备本身需被连接至自动化网络用于操作且特别是用于启动，相应现场设备具有安装简单的特点。

在前面提及的两种情况下，用于位置数据的接收器可被设置为直接将接收到的位置数据传送至位置检测单元的简单接收器，或所述接收器包括处理单元，其处理所述位置数据，且将处理结果传送至位置检测单元。所述位置数据的处理可包括所述现场设备的位置的确定。

根据本发明的优选实施例，所述方法包括以下附加步骤：将由数据集标识的现场设备的位置与自动化网络中的已知现场设备的位置相比较，以及将具有相同位置的已知现场设备的标识符传送给由所述数据集标识的所述现场设备。相应地，服务器被设置以将由所述数据集标识的所述现场设备的位置与自动化网络中的已知现场设备的位置相比较并将具有相同位置的已知现场设备的标识符传送给由所述数据集标识的所述现场设备。由于现场设备的位置的比较，可确定现场设备与另一个的交换。通过所述标识符的分配，所述现场设备的交换可清楚地进行，无需为现场设备的操作改变通信。作为唯一标识的比较的结果，另外可能检查是否位于所述位置的现场设备再次发送数据集给服务器。所述服务器可查询其为了所述比较已知的现场设备的位置。如果多个服务器被使用于自动化网络中，所述服务器可另外查询用于所述比较的已知现场设备的其它服务器。所述位置的比较优选地考虑到位于检测现场设备的位置的公差范围内的现场设备的位置的公差来执行。

根据本发明的另一个实施例，所述方法包括根据所述现场设备的位置将配置数据从所述服务器传送至所述现场设备的附加步骤。此外，所述服务器相应地被设置以考虑到所述位置将配置数据传送至所述现场设备。相应地，所述现场设备也被设置以从所述服务器接收配置数据。所述配置数据可涉及所述现场设备的功能的操作，也就是其测量功能和/或其控制功能，以及通过通信单元的通信二者。所述现场设备的任何其它部件也可被相应地设置。由于考虑到所述现场设备的位置的配置，这个现场设备可被有效地使用于自动化网络中。

根据本发明的另一个有利实施例，所述服务器传送地图信息给所述现场设备。所述地图信息优选地考虑到所述现场设备的位置被传送。

根据本发明的优选实施例，将标识符分配给由所述数据集标识的现场设备的步骤包括考虑到所述现场设备的位置生成逻辑名。分配单元被相应地设置以考虑到所述现场设备的位置将逻辑名分配给由包括位置和唯一标识的数据集标识的现场设备。逻辑名的分配使现场设备能容易并入自动化网络。也便于相应并入供应网络。现场设备上的维护工作更方便在于维护人员可使用标识符来确定例如现场设备的位置。

根据本发明的另一个有利实施例，所述通信单元被设置以考虑到所述现场设备的位置将所述数据集传送给自动化网络的服务器。举例来说，通过使用自动化网络中的多个服务器，地理位置接近和/或负责的服务器因此为了启动与之通信可由现场设备基于所述现场设备的位置选择。

根据本发明的另一个实施例，所述现场设备被设置以考虑到其位置执行用于与所述服务器通信的通信单元的基于位置的配置，特别是执行所述数据集的传送和所述标识符的接收。所述通信单元的基于位置的配置例如包括国家特定配置，特别是用于建立与相应配置的通信单元的远程通信链路。举例来说，要使用的传输协议、拨入节点、为此需要的前缀或类似的可在现场设备中根据其位置被预配置。配置优选地跟着通过现场设备的基于位置的配置通过服务器执行。

附图说明

本发明将在下文中根据优选实施例参照附图详细阐述。

附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的现场设备的示意图，

图2显示了用于与图1的现场设备通信的本发明的一个实施例的服务器的示意图，

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于用图2的服务器在自动化网络中操作图1的现场设备的方法，

图4显示了根据本发明的一个可选实施例的用于确定现场设备的位置的方法。

参考标号列表

1 现场设备

2 测量单元

3 位置检测单元

4 接收器

5 处理单元

6 通信单元

10 服务器

11 服务器通信单元

12 分配单元

具体实施方式

图1显示了根据本发明的第一实施例的现场设备1。现场设备1被设置以在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务。这里，自动化网络被设置例如按照以太网标准用于通信，是用于电力分配的供应网络的一部分，其中现场设备1被置于部分地相距100米或更远。在这个示范性实施例中的现场设备1包括用于测量由分散能量产生单元、例如光伏系统或风力涡轮机产生并被供给至供应网络的电流的测量单元2。自动化网络、能量产生单元以及供应网络在附图中未显示出。

现场设备1进一步包括位置检测单元3和用于位置数据的接收器4。接收器4在这个示范性实施例中被设置为用于接收卫星位置数据的GPS接收器。位置检测单元3被设置以评估由用于位置数据的接收器4提供的卫星位置数据并由此检测现场设备1的位置。

在本发明的第二实施例中，用于位置数据的接收器4被设置为与现场设备1分开。现场设备1相应地包括用于连接至用于位置数据的接收器4的接口，且位置检测单元3被设置以通过该接口接收来自用于位置数据的接收器4的位置数据。

现场设备1进一步包括处理单元5和通信单元6。通信单元6在这个示范性实施例中被设置为按照以太网标准用于连接至自动化网络的网络适配器并相应地具有MAC地址，其构成了唯一标识。在一个可选择的实施例中，通信单元被设置为DSL或GSM/GPRS调制解调器用于连接至相应网络，其中通信单元6具有相应的唯一标识，例如通过GSM/GPRS调制解调器建立GSM/GPRS连接的电话号码。序列号被附加地存储在现场设备1中，且作为唯一标识识别现场设备1并可通过处理单元5被读取。处理单元5被设置以产生标识现场设备1的数据集。处理单元5被设置以产生具有由位置检测单元3检测到的位置、现场设备1的序列号和通信单元6的MAC地址的数据集。通信单元6被进一步设置以将该数据集传送至自动化网络的服务器10，详细如图2所示，并从服务器10接收信息。

服务器10被设置为用于操作用于执行测量和/或自动化任务的至少一个现场设备1的自动化网络的服务器10。根据一个可选择的实施例，自动化网络包括多个服务器10，每个服务器10被类似地形成。服务器10包括服务器通信单元11，其被设置以接收从所述现场设备识别现场设备1的数据集。服务器10进一步包括分配单元12，其被设置以将标识符分配给由数据集标识的现场设备1。该标识符在这个示范性实施例中为字母数字混合编制的字符串(chain)。服务器通信单元11被进一步设置以将该标识符传送给现场设备1。

服务器10被另外地设置以将由数据集标识的现场设备1的位置与自动化网络中已知的现场设备1的位置进行比较。如果比较显示由数据集标识的现场设备1被置于所述已知现场设备1的位置，这被认为是相应现场设备1的交换，且所述已知现场设备1的标识符被传送至位于相同位置并由数据集标识的现场设备1。

现场设备1和服务器10被设置以通过使用分配给现场设备1的标识符互相通信。

服务器10被另外地设置以在其位置的考虑中将配置数据传送给现场设备1。现场设备1被相应地设置以从服务器10接收该配置数据。现场设备1基于这个配置数据执行配置，以使其被自动地并入自动化网络和供应网络中。

用于操作用于在自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备1的方法将在下文中进一步阐述。

在第一步骤100中，现场设备1中现场设备1的位置被检测。为此，卫星位置数据被从用于位置数据的接收器4传送至位置检测单元3，其由此检测现场设备1的位置。

在一个可选择的实施例中，位置在用于位置数据的接收器4中被检测，且该位置被传送至位置检测单元3。

在步骤110中，标识现场设备1的包含现场设备1的位置、通信单元6的MAC地址和现场设备1的序列号的数据集在处理单元5中产生。

在步骤120中，数据集被从处理单元5传送至通信单元6，其通过自动化网络将所述数据集传送至服务器10。这里，通信单元6被设置以在现场设备1的位置的考虑中传送数据集。相应地，自动化网络的服务器10被选出，其位于地理上邻近现场设备1处并对现场设备1的位置负责。此外，现场设备1被设置以在数据集的传送前基于现场设备1的位置执行通信单元6的配置。通信单元6的配置使得能与服务器10通信，例如通过执行国家特定调整。如果通信单元6是GSM/GPRS调制解调器，相应的前缀和拨入号码被选出用于到自动化网络的连接。

在步骤140中，字母数字混合编制的标识符被分配，在服务器10的分配单元12中基于由服务器通信单元11接收的数据集，分配至由所述数据集标识的现场设备1。为此，现场设备1的位置被与自动化网络中已知现场设备1的位置相比较。如果现场设备1已知在自动化网络中在位置上，已知现场设备1的标识符被分配给由数据集标识的现场设备1。相应地，具有相同位置的现场设备1被识别并被作为先前的现场设备1的交换。将标识符分配到由数据集标识的现场设备1包括在位置和/或现场设备1的功能的考虑中逻辑名的生成。

在步骤150中，标识符被从服务器10传送至现场设备1。为此，标识符被从分配单元12传送至服务器通信单元11，其通过自动化网络执行传送至现场设备1的通信单元6。标识符被从现场设备1的通信单元6传送至处理单元5并被存储在其中。

在步骤160中，通信通过标识符的使用发生在自动化网络中。这里，现场设备1可与自动化网络中的从服务器10通过标识符提供的任何单元通信。服务器10因此可被专有地设置用于分配标识符及其传送到现场设备1，而自动化网络的其它功能在至少一个另外的中央计算机、例如控制中心上被执行。

在步骤170中，配置数据被传送，作为自动化网络中通信的一部分，从服务器10根据现场设备1的位置被传送至现场设备1以便配置这个，如前文所述的。步骤170为可选择的。

根据上述的第二实施例，现场设备1的位置的检测步骤100包括下面指定的进一步的单个步骤，其中方法的其余内容可被同样地执行。

在步骤101中，现场设备1被连接至用于位置数据的接收器4。该连接通过现场设备1处的相应接口形成。

在步骤102中，接收器4接收卫星位置数据。

在步骤103中，由接收器4接收的卫星位置数据被传送至现场设备1。

Claims (12)

1.一种用于操作用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的现场设备(1)的方法，包括以下步骤：

在所述现场设备(1)中检测所述现场设备(1)的位置，

生成标识所述现场设备(1)并包含所述现场设备(1)的所述位置和唯一标识的数据集，

将所述数据集从所述现场设备(1)传送至自动化网络的服务器(10)，

将标识符分配给由所述数据集标识的现场设备(1)，

将所述标识符从所述服务器(10)传送至所述现场设备(1)，以及

通过所述标识符的使用在自动化网络中通信,

所述方法还包括以下附加步骤：

将由所述数据集标识的所述现场设备(1)的位置与自动化网络中的已知现场设备(1)的位置相比较，以及

将具有相同位置的已知现场设备(1)的标识符传送给由所述数据集标识的所述现场设备(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述检测所述现场设备(1)的位置的步骤包括位置数据、特别是卫星位置数据的评估。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于：

所述检测所述现场设备(1)的位置的步骤包括：

将所述现场设备(1)连接至用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器(4)，

在所述接收器(4)中接收位置数据，以及

将接收到的位置数据从所述接收器(4)传送至所述现场设备(1)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，包括以下附加步骤：

根据所述现场设备(1)的位置将配置数据从所述服务器(10)传送至所述现场设备(1)。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于：

将标识符分配给由所述数据集标识的所述现场设备(1)的步骤包括考虑到所述现场设备(1)的位置生成逻辑名。

6.用于在广域自动化网络中执行测量和/或自动化任务的所述现场设备(1)，包括

被设置以检测所述现场设备(1)的位置的位置检测单元(3)，

用于生成标识所述现场设备(1)并包含所述现场设备(1)的被检测到的位置和唯一标识的数据集的处理单元(5)，以及

被设置以将所述数据集传送至自动化网络的服务器(10)并从所述服务器(10)接收标识符的通信单元(6)，其中

所述现场设备(1)被设置以通过所述标识符的使用与所述自动化网络通信,

并且其中

所述通信单元(6)被设置以考虑到所述现场设备(1)的位置将所述数据集传送给自动化网络的服务器(10)。

7.根据权利要求6所述的现场设备(1)，其特征在于：

所述现场设备(1)包括用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器(4)。

8.根据权利要求6所述的现场设备(1)，其特征在于：

所述现场设备(1)包括用于连接至用于位置数据、特别是用于卫星位置数据的接收器(4)的接口，其中所述位置检测单元(3)被设置以通过所述接口从用于位置数据的所述接收器(4)接收位置数据。

9.根据权利要求6-8中的一项所述的现场设备(1)，其特征在于：

所述现场设备(1)被设置以从所述服务器(10)接收配置数据。

10.根据权利要求6-9中的一项所述的现场设备(1)，其特征在于：

所述现场设备(1)被设置以考虑到其位置执行用于与所述服务器(10)通信的所述通信单元(6)的基于位置的配置，特别是用于所述数据集的传送和所述标识符的接收。

11.一种用于操作用于执行测量和/或自动化任务的至少一个现场设备(1)的广域自动化网络的服务器(10)，包括

服务器通信单元(11)以及

被设置以将标识符分配给由包含位置和唯一标识的数据集标识的现场设备(1)的分配单元(12)，

其中

所述服务器通信单元(11)被设置以从所述现场设备(1)接收所述数据集并将所述标识符传送给所述现场设备(1)，以及

所述服务器(10)被设置以通过所述标识符的使用与所述现场设备(1)通信，

并且其中

所述服务器(10)被设置以将由所述数据集标识的所述现场设备(1)的位置与自动化网络中的已知现场设备(1)的位置相比较并将具有相同位置的已知现场设备(1)的标识符传送给由所述数据集标识的所述现场设备(1)。

12.根据权利要求11所述的服务器(10)，其特征在于：

所述服务器(10)被设置以考虑到所述位置将配置数据传送给所述现场设备(1)。