CN106133479B - 对受保护设备的工作的管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设备(30)，该设备包括：处理装置(1)，该处理装置被设计成执行该设备的标称操作；能量存储装置(2)，该能量存储装置用于向处理装置提供电力；壳体，该壳体内部安装有处理装置和能量存储装置，所述壳体能够阻止对所述处理装置和所述能量存储装置的硬件访问，其特征在于，该设备还包括：存储器(4)，该存储器与处理装置分离并且与处理装置进行通信，该存储器用于存储所述处理装置的工作参数值；以及接口装置(NFC)，该接口装置包括射频接收装置和能够利用来自所述射频接收装置的能量而工作的电路，该接口装置用于执行存储器的读取操作和/或写入操作。

Description

对受保护设备的工作的管理

技术领域

本发明涉及对受保护设备的工作的管理，受保护设备也就是说其被设计成阻止对远程读取装备中的诸如计量装置或仪表这样的设备的电路进行硬件访问。

背景技术

远程读取装备通常包括多个计量装置，例如水表以及网关系统、或中继器，中继器一方面与计量装置通信，另一方面与外部电信网络通信。仪表包括用于与(一个或多个)相邻网关系统通信的射频模块。作为示例，该射频模块可以例如以169MHz或甚至以433MHz或868MHz发射相对短程的波。

存在由电网、甚至由可替换的外部电池供电的仪表。文献WO 2003/025878和CA 2525 962描述了这样的仪表。

本发明涉及由电池或等同物供电的仪表，电池或等同物位于仪表壳体内部且用于在仪表的整个使用寿命内工作，通常约为15至20年的时期。

电池给例如包括微控制器的处理装置供电，处理装置的标称工作被优化以限制能量消耗。

通常，在标称工作期间，微控制器一般处于备用状态，微控制器例如每日地定期启动，以对传送诸如耗水量值这样的计量数据的计量帧的发送进行控制。

由一个或更多个中继器接收这些计量数据以传输至远程服务器。该服务器可以分析如此收集的数据，以例如检测可能的泄漏或其他故障，以及用于对客户计费。

在发送计量帧之后，仪表在诸如几秒的预定时间段内处于接收状态。在该时间段期间，仪表可以接收消息，例如存储器读取消息或甚至是重新配置消息。

因此，在标称模式下，发起通信的是仪表。当微控制器在标称模式下没有例如在发生故障、电池使用寿命结束或者甚至仪表的使用寿命开始的情况下执行期望的操作时，与微控制器进行通信可能是相对复杂甚至是不可能的。

可以设想用具有有线端口的壳体来替换仪表的密封壳体，以使得操作者能够将微控制器连接至外部分析系统，例如便携式计算机。然而，该解决方案存在会导致对微控制器进行不期望的重新编程的风险，以及更一般地存在仪表伪造或损坏的风险和通信插头腐蚀的风险。

还可以设想限制微控制器的备用时间。然而，除了该解决方案存在能源昂贵的风险这一事实之外，在电池出故障的情况下以及尤其在使用寿命结束时，该解决方案在不拆卸仪表壳体的情况下不再可以与微控制器建立通信。然而，由于仪表被设计成限制用户访问，因此相对难以在不损坏微控制器的情况下拆卸仪表壳体。

因此，需要如下解决方案：在受保护的设备发生故障的情况下，该解决方案使得能够便利与该设备进行通信而不会损害使用寿命和安全性。

发明内容

提出了一种设备，该设备包括：

-处理装置，其被布置成执行该设备的标称操作，例如定期地发送计量帧，然后进入监听状态；

-能量存储装置，例如电池，其被设计成向处理装置供电；以及

-壳体，该壳体内部安装有处理装置和能量存储装置，该壳体能够阻止对这些处理装置和能量存储装置进行硬件访问。

根据本发明，该设备还包括：

-存储器，优选为非易失性存储器，该存储器与处理装置分离并且与这些处理装置通信，该存储器用于存储处理装置的工作参数值，以及

-接口装置，该接口装置包括射频接收装置和能够通过使用来自射频接收装置的能量而工作的电路，该接口装置用于对存储器执行读取操作和/或写入操作。

因此，操作者可以对该存储器执行读取操作和/或写入操作而不存在损坏该设备的壳体的风险。实际上，对于操作者来说，控制用于给电路供电的射频波的发送以及因此访问处理装置的工作参数值就足够了。

硬件访问是指物理访问和有线访问两者，物理访问是指壳体被设计成使得打开壳体导致不可逆的后果，例如无法再次关闭壳体，而有线访问是指壳体能够使得该设备不具有在处理装置或存储装置与外部之间的有线连接手段。特别地，该设备不具有至电网的连接手段和至诸如USB(通用串行总线)端口或其他的外部处理器的连接手段。

例如，该壳体可以是密封的。

作为示例，处理装置可以包括一个或更多个处理器，例如微控制器或其他。

可以对处理装置进行编程以在标称工作下发起与外部的通信。由于接口装置可以使得能够对壳体内的未提及的受保护装置进行访问，因此本发明可以证实在标称工作之外特别是在这些处理装置发生故障的情况下是特别有利的。因此，本发明可以便利对设备中的故障进行诊断。

作为示例，能量存储装置中可以包括：电池，特别是非充电电池；电池组，特别是非充电电池组；蓄电池或其他。

作为示例，非易失性存储器可以包括：EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)存储器，或者可以编程多次并且在未供电时不被擦除的任何其他存储器。

存储器与处理装置分离并且与处理装置通信，也就是说不要求存储器执行设备的标称分离，其中该处理装置用于生成计量帧。

该存储器可以通过有线通信装置、例如一条或更多条线路而连接至处理装置，并且可以使得能够存储这些处理装置的工作参数，例如所传送的水量值、标称模式下的脱离备用频率值、进入标称模式的日期或其他。通常，本发明不限于其值可以被存储在该存储器中的工作参数的特性。

作为示例，工作参数可以包括：

-计量数据，例如水量、耗电值或其他，

-与设备的有效(effective)使用有关的至少一个参数，例如来自附加传感器的测量数据，附加传感器例如是温度传感器、湿度传感器或其他；处理和/或存储装置的状态参数，例如电池电荷状态，来自处理装置的校验和；处理和/或存储装置的活动性参数，例如读取消息的有效发送频率，监听窗口的有效持续时间或其他，和/或

-至少一个编程参数，例如模式位、要遵循的消息发送频率、要遵循的监听持续时间或其他、和/或其他参数等。

计量数据的读取可以使得能够在发生故障的情况下对安装在壳体中的装置进行最后一次读取。

例如，与设备使用有关的参数的读取、状态参数的读取和/或活动性参数的读取可以在设备发生故障的情况下便利诊断的建立。

编程参数的写入可以使得能够对标称处理装置进行编程。

例如，接口装置的射频接收装置可以包括天线。

例如，接口装置的电路可以包括芯片或其他。

有利地，接口装置可以包括近场通信NFC接口。因此，由接收装置接收的射频信号可以用来对电路供电并且向设备提供要处理的数据。

在一个有利的实施方式中，处理装置被布置成在标称模式下定期地执行在存储器中写入工作参数值这一操作。作为示例，计量装置的微控制器可以定期地在存储器中存储由与处理装置通信的模块所测量且由这些处理装置所接收的值，例如另外被传送至网关系统的水量值。

还可以记录其他参数的值，例如指示电池状态的参数值。

有利地并且非限制性地，接口装置还可以包括射频发送装置，这些装置能够通过使用来自射频接收装置的能量来工作。作为示例，这些射频发送装置可以与接口装置的射频接收装置合并或不与其合并。作为示例，发送装置可以包括与射频接收装置的天线相合并的天线，以及与天线通信的用于产生射频信号的装置，例如电路。

有利地，设备可以被布置成生成要经由射频发送装置发送的消息而无需请求处理装置和能量存储装置。作为示例，电路仍然可以通过使用接收信号的能量，在读取存储器之后生成要发送的帧。因此，当处理装置和/或能量存储装置出故障时可以发送NFC帧。

在一个实施方式中，可以提供下述操作：在接收到传送读取命令数据的电磁信号之后，接口装置执行针对存储在存储器中的工作参数值的读取操作，然后，执行基于如此读取的值而生成射频信号的操作。可以经由接口装置的发送装置或者经由其他射频发送装置、例如在标称模式下使用的发送装置来执行对所读取数据的射频发送。

换言之，特别在设备发生故障时，操作者可以在不对设备进行硬件访问的情况下读取存储在非易失性存储器中的数据。因此，对存储器的这个读取可以使得能够分析和了解发生故障的原因。

因此，本发明可以特别有利地应用在设备使用寿命结束时。因此，在没有任何电力供给但仍然保持数据存储在存储器中的情况下，选择非易失性存储器而不是易失性存储器证实是特别明智的。

然而，本发明不排除选择易失性存储器。

在处理装置还没有处于标称工作模式下时，本发明还可以有利地应用在设备的使用寿命开始时。

有利地且非限制性地，接口装置可以经由射频接收装置接收传送存储器的写入控制数据的射频信号，这些数据包括处理装置的工作参数值。在接收这些射频信号之后，由射频信号中的能量供电的电路将如此接收的值写入存储器以控制处理装置的工作。

作为示例，电路还可以基于所接收的数据来控制对处理装置的编程。

只要存储器与用于设备的标称操作的处理装置保持分离，存储器和处理装置就可以被集成或不被集成在单个处理器中。

有利地，存储器可以与集成有处理装置的处理器分离。

作为示例，处理装置被编程为默认地处于初始模式，在初始模式下，所执行的操作仅仅包括定期地脱离备用的操作和读取存储器的操作，该存储器使得能够存储模式位值。在经由接收装置接收射频信号后执行写入操作之后，模式位从与初始模式对应的值改变至与标称模式对应的值，处理装置采用标称模式。因此，可以从外部操纵至标称模式的改变。

有利地且非限制性地，通过接口装置如此写入的值可以包括改变至标称模式的日期。因此，可以对标称模式的启动进行编程。这在初始模式可以被设计成消耗比标称模式少的能量的方面可以证实是有利的。因此，可以延迟至标称模式的改变，这可以使得能够增加仪表的使用寿命。

只要在没有硬件损坏的情况下对该设备的处理装置和能量存储装置进行硬件访问是受限的并且优选地是不可能的或几乎不可能，本发明就不受设备特性的限制。

作为示例，设备可以包括远程读取设备的计量装置、远程读取设备的中继器，例如网关系统的射频发送/接收装置，该射频发送/接收装置用于与计量装置的射频模块进行射频通信。

设备可以替选地或者作为补充而包括一个或更多个传感器或其他。

在计量装置的情况下，设备还可以包括计量模块，例如流体计量模块，比如水、气或其他的计量模块，或者甚至是电力计量模块。

还提出了一种用于远程读取仪表的设备，其包括多个如上所述的设备以及至少一个网关系统，该网关系统一方面与至少一个设备通信而另一方面与电信网络通信。

还提出了一种通过设备的接口装置的电路而实施的方法，该设备还包括：处理装置，该处理装置被布置成执行该设备的标称操作；能量存储装置，该能量存储装置用于向处理装置提供能量；壳体，该壳体内部安装有处理装置和能量存储装置，所述壳体能够阻止对所述处理装置和所述能量存储装置的硬件访问；存储器，该存储装置与处理装置进行通信，接口装置还包括射频接收装置，电路能够通过使用来自所述射频接收装置的能量来工作，该方法包括：

-执行在存储器中读取和/或写入所述处理装置的工作参数值的操作。

附图说明

参照附图将更好地理解本发明，附图示出了作为非限制性示例而给出的实施方式。

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的设备的示例，不同的箭头与可以在该设备中使用的方法的示例对应；

图2示出了具有其他信号传送的相同的设备，以说明本发明的另一应用示例。

相同的附图标记在所有附图中指示其形状或其功能方面相同或类似的元素。

具体实施方式

参照图1，诸如计量装置30(例如水表)这样的设备包括计量模块31，计量模块31能够以已知的方式测量耗水量。此外，水表30包括射频模块32，射频模块32被设计成向(未示出的)网关系统传送来自计量模块31的耗水量值。在这里为微控制器1的处理装置负责操纵这些所谓标称操作。

由诸如非充电锂电池这样的电池2对这些处理装置1供电。

在标称模式下，微控制器1因而控制例如包括未示出的天线的第一射频发送/接收装置3，使得这些第一装置3发送无线信号MSG，例如169MHz、433MHz或866MHz的信号。

仪表30的壳体能够禁止对这些不同的装置1、装置2、装置3、装置4的任何硬件访问。因此，仪表30没有任何有线端口，并且仪表30被设计成在不损坏微控制器1的情况下不能够被打开。仪表30的壳体可以特别地是密封的。

因此，如果该仪表30证实出故障，则为获得密封性所执行的处理使得难以拆卸该仪表。作为示例，可以通过复合材料树脂涂层的方式实现该处理，该涂层在不损坏微控制器1的情况下相对难以移除。此外，该拆卸操作通常必须在车间执行，这可以证实是相对耗时的、繁琐的和昂贵的。

考虑到这些约束，在现有技术中，在仪表30停止工作之后，很有可能无法获得任何能够解释该故障的信息。此外，计量数据面临丢失的风险。

在图1和图2中示出的本发明的实施方式中，仪表1包括接口装置NFC和非易失性存储器4。该非易失性存储器4通过诸如I²C这样的有线接口而连接至微控制器1。

存储器4可以具有例如2千字节的大小。例如，存储器4可以是EEPROM存储器。

此外，该存储器4通过有线连接而与接口装置NFC进行通信。

接口装置NFC可以是近场通信接口，特别地可以符合ISO 15693标准或ISO 14443标准。

在标称工作期间，微控制器1在易失性存储器4中执行帧data_wr写入操作。特别地，由未示出的传感器所测量的温度值以及水消耗数据值被周期性地记录在该存储器4中。

在发生故障的情况下，操纵配备有未示出的射频发送/接收装置的终端20的未示出的操作者，可以接近仪表30，例如在几厘米或几十厘米处。该操作者可以经由该终端20的未示出的用户接口而请求发送包含读取命令数据的射频帧data_req。

通过NFC接口的未示出的接收装置来接收该射频帧data_req。

NFC接口的未示出的电路因而利用由与该帧data_req对应的物理信号所提供的能量，以执行针对存储在易失性存储器4中的数据的读取操作。更确切地，电路发送读取消息RD以及接收包含从存储器4读取的工作参数值的响应消息R。

根据所读取的值而生成一个或更多个射频帧REP。由终端20接收这些射频帧REP。

换言之，可以经由NFC接口来查询非易失性存储器4，以提供耗水量的最终值以及因此可能的其他值，例如温度值或其他值。这些数据可以使得工作者能够诊断故障的原因。

因此，在现场的仪表发生故障之后，由NFC接口如此收集的所有数据甚至可以出于统计的目的而被利用，以了解这些故障的原因。

因此，本发明可以使得能够诊断与电池2例如由于在不适当的温度条件下使用所造成的过早磨损有关的故障。特别地，电池2在温度比预测的更加频繁地达到高阈值时会经历加速自放电。同样地，特别地，当存储在存储器4中的值包括来自湿度传感器的数据时，本发明可以允许故障归因于结冰条件或甚至密封性故障。

这些不同的诊断可以使得能够通过预测替换物来校正在安装现场发现的缺陷。此外，可以通过修改其设计来调整新产品。

有利地且非限制性地，可以基于来自接口装置NFC的接收装置的能量来对处理装置1供电。换言之，该接口装置NFC可以使得能够重新激活其自己的电路和微控制器1。

图2示出了根据图1中的实施方式对该设备的另一使用。

在现有技术中，当例如在住宅中安装新的仪表时，操作者可能需要接触到该仪表的处理装置以设定标称工作模式。因此，操作者需要花时间来对该参数设定投入必要的关注。可以设想在工厂中设定标称模式，但是在传输和存储中的时间损失将造成仪表的电池的无益消耗以及造成接近存储位置的电磁波频带饱和的风险。

在所示出的本发明的实施方式中，由于非易失性存储器4和接口装置NFC的存在，因此可以对从诸如所谓存储模式这样的初始模式至标称模式的改变进行编程，这可以使得避免现有技术系统中存在的缺点。

因此，在示出的实施方式中，可以设想：在存储模式下，微控制器1周期性地脱离备用状态以对非易失存储器4执行读取工作。作为示例，改变至标称模式的日期值可以被读取并且与当前日期值相比较。如果所读取的日期值比当前日期值早或者与当前日期值相同，则处理装置改变至标称模式。

因此，可以在制造时激活仪表。可以在工厂中使用NFC接口以对改变至标称模式的日期进行编程并且可能地对其他参数进行编程。因此，可以使仪表个性化。

在生产结束时，仪表可以被包装并且运送至物流中心。在该物流中心，用这种方式打包的全部仪表可以甚至在不打开包装的情况下借助适当的终端20'的读取器来设置参数。

作为示例，该终端20'可以包括具有相对较大表面的天线，例如大约1m²。

用这种方式编程的参数可以包括在标称模式下发送计量帧MSG的周期性、改变至标称模式的预编程日期或其他。

因此，通过限制在安装到住宅中时要执行的操作，来准备所有这些仪表的部署。在用这种方式预编程的日期，仪表将自动地改变至标称模式，该标称模式可以根据如此编程的数据而被个性化。

更确切地，在编程时，终端20'可以发送编程请求PMGR 1。该请求使得NFC接口的电路能够被激活，并且使得该电路在接口装置NFC与非易失性储存器4之间的有线信道上传输编程数据PMGR2。

因此，非易失性存储器4被写入。特别地，将改变至标称模式的日期存储到该非易失性储存器4中。

在初始模式中，微控制器1定期地脱离备用状态以执行对非易失性储存器4的读取，以及在必要情况下根据在该非易失性存储器4中读取的数据改变至标称模式。由于这些读取操作和后续处理操作比与经由射频发送/接收装置3进行射频发送有关的操作消耗更少的能量，因此应理解的是，初始模式比标称模式更节能。因此，延迟改变至标称模式会是有利的。

一旦处于标称模式，微控制器1就将与仪表1的使用寿命有关的重要参数保存在存储器4中，特别是在不同的温度水平所花费的不同时间和被发送至网关系统的最新的计量数据历史以及这些发送的日期。在仪表30的工作突然停止的情况下，总是可以经由NFC接口来读取这样的范围的技术参数。

可以在无须在NFC接口上接收信号的连续操作期间请求处理装置的情况下实施本发明。因此，即使标称的处理装置发生故障或处于备用状态，也可以发送NFC帧。

然而，可以设想只要在NFC接口上执行读取操作或写入操作时，就通过电路和/或通过存储器部件4来激活微控制器1。这使得能够在该接口为非激活时节约电池的能量。

此外，本发明使得能够在这些仪表在被打包的状态下被查询。本发明使得能够在安装之前建立诊断以执行预先配置。由于NFC读取器20'的范围与其天线的对角线成比例，因此该范围可以达到几十厘米。因此，本发明可以使得能够清点在读取器的范围内的装置。

可以提供用于逐个地寻址每个设备的冲突防止程序，使得能够防止这些设备在其包装中彼此在地理上分离。

因从，可以在安装之前对标称启动进行编程，使得能够防止安装者在安装之后必须对设备进行编程。

在发生故障的情况下，本发明因而可以使得能够取回仪表30试图发送的最后的计量数据，并且了解该过早发生的故障的原因。

作为示例，可以建立可能对于电池不利的温度分布。由于存储器4是由NFC读取器20、20'供电的，因此这些数据在读取期间是可读取的。该存储器区域4的读取时间可以是几百毫秒。

在此已经参照水表描述了本发明，但是本发明可以用于其他用途，特别是在这些仪表的控制部分完全发生电子故障的情况下，可以特别地用于与电表有关的用途。本发明还可以应用于工业传感器领域，例如流量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、速度水平传感器、声学传感器、生产率传感器、浊度传感器、PH测量传感器、H₂S比率传感器。本发明还可以应用于住宅中的传感器，或第三类活动(activitétertiaire)传感器，例如用于检测烟雾、一氧化碳或其他的侵入的传感器。

受保护的设备可以是远程读取装备中的另一设备，例如致动器、网关或其他。

Claims (13)

1.一种受保护设备(30)，包括：

处理装置(1)，所述处理装置被布置成执行所述受保护设备的标称操作；

能量存储装置(2)，所述能量存储装置用于向所述处理装置供能；

壳体，所述壳体内部安装有所述处理装置和所述能量存储装置，所述壳体能够阻止对所述处理装置和所述能量存储装置进行硬件访问；

其特征在于，所述受保护设备还包括：

存储器(4)，所述存储器与所述处理装置分离并且与所述处理装置进行通信，所述存储器用于存储所述处理装置的工作参数值；以及

接口装置，所述接口装置包括射频接收装置和能够通过使用来自所述射频接收装置的能量而工作的电路，所述接口装置用于对所述存储器执行读取操作和/或写入操作，

其中，所述处理装置(1)被编程为在标称模式下定期地退出备用状态、发送计量帧、进入监听状态、然后返回所述备用状态。

2.根据权利要求1所述的受保护设备(30)，其中，所述存储器(4)是非易失性存储器。

3.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，其中，所述接口装置包括近场通信接口。

4.根据权利要求2所述的受保护设备(30)，其中，

所述处理装置(1)被布置成在标称模式下在所述非易失性存储器(4)中定期地执行写入所述工作参数值的操作，

所述受保护设备被布置成在接收传送读取命令数据的电磁信号之后，所述接口装置针对存储在所述非易失性存储器中的所述工作参数值执行读取操作，然后执行基于如此读取的值来生成射频信号的操作。

5.根据权利要求4所述的受保护设备(30)，其中，被写入所述存储器(4)的所述值包括由与所述处理装置(1)进行通信的计量模块(31)所测量并且由所述处理装置接收的计量数据值。

6.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，所述受保护设备被布置成在通过所述射频接收装置接收传送写入命令数据的射频信号之后，所述电路将如此接收的值写入所述存储器(4)以控制所述处理装置(1)的工作，其中所述数据包括所述处理装置的工作参数值。

7.根据权利要求6所述的受保护设备(30)，其中，被写入所述存储器(4)的所述值包括改变至标称工作模式的日期，其中在所述标称工作模式下，所述处理装置执行所述标称操作。

8.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，其中，所述存储器(4)与所述处理装置(1)进行有线通信。

9.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，所述受保护设备被布置成存储在所述存储器(4)中的所述工作参数包括与所述受保护设备的有效使用有关的至少一个参数，使得对所述至少一个参数的读取能够便利对所述受保护设备的故障诊断。

10.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，其中，所述受保护设备还包括用于测量流体或电力消耗的计量模块(31)。

11.根据权利要求1或2所述的受保护设备(30)，其中，所述接口装置是近场通信NFC接口。

12.一种用于远程地读取仪表的设备，其包括多个根据权利要求1至11中任一项所述的受保护设备(30)以及至少一个网关系统，所述至少一个网关系统一方面与至少一个受保护设备进行通信，另一方面与电信网络进行通信。

13.一种通过受保护设备(30)的接口装置的电路所实施的方法，所述受保护设备还包括：处理装置(1)，所述处理装置被布置成执行所述受保护设备的标称操作；能量存储装置(2)，所述能量存储装置用于向所述处理装置提供能量；壳体，所述壳体内部安装有所述处理装置和所述能量存储装置，所述壳体能够阻止对所述处理装置和所述能量存储装置进行硬件访问；存储器(4)，所述存储器与所述处理装置分离并且与所述处理装置进行通信，所述接口装置还包括射频接收装置，所述电路能够通过使用来自所述射频接收装置的能量而工作，所述方法包括：

在所述存储器中执行针对所述处理装置的工作参数值的读取操作和/或写入操作，

其中，所述处理装置(1)被编程为在标称模式下定期地退出备用状态、发送计量帧、进入监听状态、然后返回所述备用状态。