CN109073409B - 用于在测量仪与数据收集器之间双向通信的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

为了在具有用于双向数据交换的收发器(13)的测量仪(11)中尽管其资源最少还是实现优化地接收从集中器(数据收集器12)发送的智能表计‑控制电文(15)，在数据收集器(12)中当前的含有漂移的调制参考频率(f17)移动了瞬时的频率差(Δf)，所述频率差由当前的发送器侧的参考频率(f17)与当前的收发器侧的参考频率(f13)得出。由此，在下行中，当前的参考频率一致(f17＝f13)，而为此不必干涉测量仪(11)。在数据收集器(12)中的频率差(Δf)由对当前的接收器侧的解调参考频率(f16)与一方面当前的发送器侧的参考频率(f17)和另一方面当前的收发器侧的参考频率(f13)的比较得出，所述参考频率来自数据收集器(12)的发送器(17)和来自测量仪(11)的收发器(13)的电文(14、21)中，所述电文利用数据收集器(12)的接收器(16)接收。在不要求测量仪(11)的资源的情况下，为此仅在数据收集器(12)中需要在解调器(24)之前和之后连接一个测量频率的比较器(20)，继而跟随连接到发送器侧的调节器(19.17)上的、用于从振荡器频率(F)导出参考频率(f)的频率减法器(22)。

Description

用于在测量仪与数据收集器之间双向通信的方法和设备
技术领域
在本发明说明书的范围内，测量仪完全普遍地被理解为这样的测量仪，所述测量仪不仅可以通过短距无线电将数字化的测量值作为个性化的数据电文传送到数据收集器上，而且可以通过无线电由所述数据收集器接收控制电文。参阅公开文献DE 10 2004 061742 B4和DE 10 2010 005 587 A1。
背景技术
每种所述测量仪利用其传感器在预定的时间间隔内检测例如冷水和热水、家用气体或散热器的热量和特别是电功率的消耗，必要时包括接着对传感器值进行模数转换。在添加时间戳和测量仪标识的情况下创建一组仪器独特的数据电文。所述数据电文由相应的测量仪传输到共同配设给多个测量仪的、在远处(abgesetzt)安装的数据收集器的接收器上，所述数据收集器也称为集中器。在数据收集器中缓存并且必要时预处理尽可能多的测量仪的数据电文，然而这些数据电文通过无线电被读取并且在过程中直接地或借助于移动存储器传送到用于评价的中心，例如以用于创建和寄送年度消耗结算。
测量仪和数据收集器为了双向的无线电通讯相互间通过无许可就可用的近场频带进行装备。因此也可以由数据收集器的发送器将控制电文传送到个别测量仪上、特别是传送到这样的用于检测电功率消耗的测量仪上。所述控制电文特别是一方面用于优化消耗成本并且另一方面稳定网络，其方式为，例如在瞬时从供应网络调用低负载期间通过设计为智能表计的数据收集器短暂地接通电机式或电热式的大家电，特别是在一定的夜间时段资费情况有利的情况下。
数据收集器中的接收器和发送器的电路技术上的设计及其具有相对大的调谐天线的装备是不关键的，因为通常在数据收集器的壳体中有足够的空间供使用，并且也从电池或甚至从电网连接有足够的运行电能供使用。
但在消耗装置上的测量仪应尽可能不显眼、亦即构造小。因为通常没有针对其运行的电网连接供使用，所以每个测量仪必须自给自足地借助于电池工作，所述电池被期望有超过典型十年的运行时间段。因此，测量仪通信这里必须在缺少资源的情况下以无线电技术上相对少的仪器和电路技术上的少的发送和接收耗费来运行。这特别是使可解码的控制电文从数据收集器到个别的测量仪上的无干扰的窄带下行传送变得困难。
发明内容
在知晓这样的实际情况下，本发明的技术任务在于，即使在这样的不利的边界条件下也实现来自数据收集器的控制电文特别是还仍无问题地可解码地在测量仪中接收。
按照本发明的任务通过在按照本发明的用于在一方面具有发送器和接收器的数据收集器和另一方面具有收发器的测量仪之间借助于调制的参考频率进行双向通信的方法中以及在按照本发明的设备中说明的基本特征的相应组合来解决。据此，为了双向通讯在数据收集器中其接收器及其发送器都装配有一个振荡器；而在每个测量仪中出于耗费原因设置仅一个对于其收发器共同的振荡器。
从这样的通常石英稳定化的振荡器频率导出在发出之前要经历幅度、相位或频率调制、特别是双重调制的中间频率或参考频率。在接收侧为了对经调制的电文进行解调制同样生成所述参考频率。但石英稳定化的振荡器频率也不是长期恒定的，所述振荡器频率特别是与相应石英的运行持续时间和运行温度并且也由于其他对电路的影响有关地漂移。然而仅当发送器和接收器以一致的参考频率工作时；至少在接收器中还可以识别出发送器的参考频率，优化的接收增益才出现。在过强的偏差时，经调制的接收频率这样强烈地偏离中心或者甚至处于接收滤波器的过滤曲线之外，使得最终不再能解调制电文。
在从相应的测量仪向共同的数据收集器进行宽带的上行无线电连接时，这样频率漂移实际上在一定程度上是不关键的，对于在数据收集器中的接收如已经提到的那样可用巨大的资源，亦即几乎可以进行任意多的天线和滤波器设计耗费以便尽管参考频率移动还是可以重建可解调的数据电文。
而如所提到的那样在相应的测量仪中对于通过其收发器接收控制电文来说，非常受限的资源是关键的。在数据收集器-发送器与测量仪-接收器之间中间频率错位时，后者迅速不再能够解调用于当前智能表计功能的(亦即用于所谓的智能测量仪的配置的)可利用的控制电文。
而作为补救，按照本发明，在数据收集器中进行频率差测量；并且按照其结果，使数据收集器的从石英振荡器电路导出的发送参考频率走调(verstimmen)直至对于从数据收集器至相应的测量仪的窄带的下行连接存在当前足够的中间频率一致性。
附图说明
以下借助根据框图对于优选的实施例的功能上重要部件的简化原理示意图按照附图中唯一的图来进一步阐述所述按照本发明的解决方案及其设备上的可实现性。由此也得出按照本发明的解决方案的进一步扩展方案。
具体实施方式
数目众多的也称为智能表计的测量仪11(这里仅示出其中之一)中的每个测量仪与(至少)一个对于这些测量仪共同的也称为集中器的数据收集器12双向通信。每个测量仪11装备有用于宽带发送数据电文14(上行)和窄带接收控制电文15(下行)的收发器13。而数据收集器12具有分开的接收器16和发送器17。收发器13、接收器16和发送器17都具有一个振荡器18、特别是石英振荡器。从其相应的振荡器频率F通过在下游连接的调节器19进行分频或倍频而导出用于调制器23的在发送侧要编码的中间频率或载波频率(这里称为参考频率f)。在本发明的范畴内，调制器23同样例如可以设计为用于频率调制、相位调制亦或幅度调制。此外，电文编码不一定是二进制的(例如2FSK)，也可以有利地使用其他编码、如4FSK。相应设计的接收侧的解调器24在同一个所提到的参考频率f上以与此协调的滤波器(未示出)工作。
然而由于特别是对于振荡器18的老化和温度影响，相应预定振荡器频率F13、F16和F17漂移走，由此就地从所述振荡器频率导出的载波频率或参考频率f13、f16和f17于是也不再一致。在极端的情况下，即，在接收侧不能识别出在发送器侧已调制了哪个参考频率f(f13或f17)，则完全不再能够进行接收侧的解调制。而当参考频率f在发送侧和接收侧相同时，才存在与此有关的优化的传输条件。
为了尽管在每个测量仪11中参考频率f漂移时为了在那里接收的控制电文15还是以尽可能最低的电路技术上的耗费实现尽可能好的解调条件，数据收集器12的接收器16装备有至少一个比较器20，所述比较器用于从测量仪11实际接收的参考频率f13和所述接收器本身当前的实际参考频率f16。这里为了简化阐述按照框图接连阐述的是在电路技术实际中通常通过软件实现的频率测量器，所述频率测量器同时或依次查明所寻求的频率值以及频率差并且将其存储或输出。
频率比较器20与解调器24在一定程度上并联连接，其方式为，所述频率比较器如所绘出的那样在一侧连接到用于接收器侧的参考频率f16的输入端并且在另一侧连接到用于接收的参考频率f13或f17的输入端。在数据收集器12中也就是从发送器17到接收器16上传送校正电文21.17，以便在接收侧通过比较器20查明所接收的瞬时的发送侧的参考频率f17相比于这样的鉴于当前在接收侧生成的参考频率f16、即频率差f17-f16。此外，数据收集器12的接收器16接收正好从收发器13抵达的数据电文14或代替于此地接收所触发的校正电文21.13连同其当前的参考频率f13；并且在比较器20中由此查明频率差f13-f16。这两个频率差本身接通到减法器22上，所述减法器提供其差值(f17-f16)-(f13-f16)作为频率差f17-f13＝Δf；因此其中不再涉及接收器-参考频率f16。先验的为下行形成的参考频率f17移动了(例如馈入到发送器17的调节器19.17中的)所述差频率Δf；从而现在用于发送器17中的调制器23的参考频率与用于收发器13中的接收器侧的解调器的参考频率一致f17＝f13。
由于调制和解调参考频率f一致而造成(如上所述)对于由测量仪11下行接收到控制电文15的优化的条件，而为此测量仪11连同其收发器13不必为通过附加的电路技术耗费来查明和必要时校正瞬时的收发器侧的参考频率f13而增加负担。却是在数据收集器11中进行下行频率校正；并且不是基于内部的频率测量，而是借助于真实的在发送器17与接收器16之间交换的、因此利用采集的(校正)电文21所得出的所有无线电技术上的事实进行校正。
为了在具有用于双向的(例如双重频率调制的)数据交换的收发器13的测量仪11中尽管其资源最少还是实现优化地接收从集中器、即数据收集器12发送的智能表计-控制电文15，按照本发明，在数据收集器12中当前的含有漂移的调制参考频率f17移动了瞬时的频率差Δf，所述频率差由当前的发送器侧的参考频率f17与当前的收发器侧的参考频率f13得出。由此，在下行接收中，当前的参考频率一致f17＝f13，而为此不必干涉测量仪11。所述在数据收集器12中的频率差Δf由对当前的接收器侧的解调参考频率f16与一方面当前的发送器侧的参考频率f17和另一方面当前的收发器侧的参考频率f13的比较得出，所述参考频率来自数据收集器12的发送器17与测量仪11的收发器13的电文14、21中，所述电文利用数据收集器12的接收器16接收。在不要求测量仪11的资源的情况下，为所述发送-接收频率比较仅在数据收集器12中需要在解调器(24)之前和之后连接一个测量频率的比较器20，继而跟随一个连接到发送器侧的调节器19.17上的、用于从石英稳定化的振荡器频率F导出参考频率f的差频率减法器22。
附图标记列表
11 测量仪
12 数据收集器
13 收发器
14 数据电文
15 (控制)电文
16 接收器
17 发送器
18 振荡器；F＝振荡器频率
19 调节器；f＝参考频率；Δf＝频率差f17-f13
20 比较器
21 校正电文
22 减法器
23 调制器
24 解调器

Claims (8)

1.用于在一方面具有发送器(17)和接收器(16)的数据收集器(12)和另一方面具有收发器(13)的多个测量仪(11)之间借助于调制的参考频率(f)进行双向通信的方法，其中，收发器(13)、接收器(16)和发送器(17)配设有振荡器(18)，所述振荡器具有含有漂移的振荡器频率(F)，从所述振荡器频率导出要调制或要解调的参考频率(f)，其特征在于，为了将电文(15)从数据收集器(12)传输到测量仪(11)上，在数据收集器(12)中，使当前的发送器侧的参考频率(f17)移动在当前的发送器侧的参考频率(f17)与当前的收发器侧的参考频率(f13)之间的瞬时的频率差(Δf )，其中，使用通过软件实现的频率测量器，所述频率测量器同时或依次查明对于每个测量仪(11)的频率差(Δf)并且将其存储或输出。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在数据收集器(12)中，将接收器侧的参考频率(f16)不仅与发送器侧的参考频率(f17)而且与收发器侧的参考频率(f13)进行比较，并且由差异求出频率差(Δf)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在数据收集器(12)的接收器(16)中测量在由所述数据收集器(12)的发送器(17)发射的校正电文(21.17)中的发送器侧的参考频率(f17)和在由测量仪(11)发射的数据电文(14)中的收发器侧的参考频率(f13)。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在数据收集器(12)的接收器(16)中测量在由所述数据收集器(12)的发送器(17)发射的校正电文(21.17)中的发送器侧的参考频率(f17)和在由测量仪(11)发射的校正电文(21.13)中的收发器侧的参考频率(f13)。
5.设备，所述设备设计用于实施按照权利要求1至4之一所述的方法，所述设备包括具有发送器(17)和接收器(16)的数据收集器(12)以用于与具有收发器(13)的多个测量仪(11)双向交换调制的电文(15、14；21)；以及包括用于导出一方面用于发送器(17)和接收器(16)的以及另一方面用于收发器(13)的含有漂移的参考频率(f17、f16、f13)的各一个振荡器(18)，其特征在于，在数据收集器(12)中设有至少一个比较器(20)，所述比较器被加载：当前的接收器侧的参考频率(f16)以及一方面当前所接收的发送器侧的参考频率(f17)和另一方面当前所接收的收发器侧的参考频率(f13)；包括在比较器(20)下游连接的减法器(22)，所述减法器用于在这两个频率差异之间的频率差(Δf)，所述频率差使发送器侧的参考频率(f17)向收发器侧的参考频率(f13)移动，其中，使用通过软件实现的频率测量器，所述频率测量器同时或依次查明对于每个测量仪(11)的频率差(Δf)并且将其存储或输出。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，在各振荡器(18)下游连接调节器(19)，所述调节器用于从振荡器频率(F)导出参考频率(f)，并且所述减法器(22)接通到发送器侧的调节器(19.17)上。
7.按照权利要求5或6所述的设备，其特征在于，测量频率的比较器(20)连接到用于接收器侧的参考频率(f16)的或者用于要解调的收发器侧的参考频率(f13)的解调器(24)的输入端上。
8.按照权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述振荡器(18)为石英稳定的。
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