CN111324054A - 用于收集数据的方法和传感器、数据收集器以及测量数据信息网络 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于收集数据的方法和传感器、数据收集器以及测量数据信息网络。涉及在本地传感器操作时收集数据的方法，供应网络包括本地传感器，传感器包含测量元件，其提供与物理或物理化学变量或参数对应的基本测量单元为原始测量数据，传感器包括或本地连接到通信装置和存储装置，为确定传感器测量分辨率，用相关性模型预限定生成时间戳的条件，基于相关性模型在传感器生成连续原始测量数据项的时间戳，其经有线连接和/或无线电路径传输，使基于时间戳用相关性模型重建和评估测量元件获取的原始测量数据，经比较当前时间戳与历史和/或经验时间戳监视传感器操作状态。还涉及传感器、数据收集器和测量数据信息网络，其按方法权利要求的方法操作。

Description

用于收集数据的方法和传感器、数据收集器以及测量数据信 息网络
技术领域
在一个方面，本发明涉及根据权利要求1的用于收集数据的方法，涉及根据权利要求27的传感器，涉及根据权利要求28的数据收集器以及涉及根据权利要求29的测量数据信息网络。
背景技术
耗量表(consumption meters)是用于分发例如气、水、热或电的消耗物的供应网络的一部分，并且用于生成耗量数据。耗量数据由仪表中的微处理器基于由传感器的测量元件提供的原始测量数据来计算，并经由总线系统(尤其是所谓的M-bus系统)形式的通信系统被转发到中央数据管理装置(头端系统)系统。特别地，该数据是当前的耗量，也就是说仪表读数。
在这种情况下，原始测量数据由耗量表中的传感器的测量元件在预定的预定义时间生成，由耗量表中的微处理器进行评估(也就是说，被转换成耗量数据)，然后所产生的耗量数据由读取或接收设备(M总线主站或集中器或数据收集器)在定义的时间经由一级通信路径从各个本地布置的耗量表检索。然后，耗量数据由读取或接收设备经由三级通信路径(例如基于LAN、GPRS、3G、LTE)传输到头端系统上。然后耗量数据可以被显示在头端或者用于开发票。耗量数据获取的先前构思在其信息深度和信息量方面都受到限制。
发明内容
本发明的目的
本发明的目的是提供一种通用类型的用于收集和/或转发测量数据的方法以及用于此目的的传感器，其中每一者都具有增加的信息内容。
目的的实现
通过权利要求1的特征、通过根据权利要求27的传感器、根据权利要求28的数据收集器和根据权利要求29的测量数据信息网络，实现上述目的。在从属权利要求中要求保护有利的配置。
本发明提供了一种方法，该方法用于在本地传感器(优选为用于耗量表的传感器)的操作期间收集数据，优选地是与耗量、物理或物理化学参数和/或操作状态有关的数据，该耗量表作为供应网络的一部分，该供应网络包括至少一个本地传感器(优选为多个本地传感器)，并且旨在用于分发消耗物。传感器包含至少一个测量元件，该测量元件提供基本测量单元作为原始测量数据，该基本测量单元与至少一个物理或物理化学变量或者至少一个物理或物理化学参数对应，并且该传感器包括或连接到通信装置和存储装置。根据本发明，为了确定传感器的测量分辨率，使用相关性模型预先确定用于生成时间戳的条件，基于相关性模型在传感器中生成连续的原始测量数据的时间戳，该时间戳经由有线连接和/或经由无线电路径被传输，结果是，基于时间戳使用相关性模型对由测量元件获取的原始测量数据进行重建和评估。根据本发明，还通过将当前时间戳与历史和/或经验时间戳进行比较来执行传感器的状态监视，优选地连续地监视，也就是说永久地监视。因此，可以以非常特别准确的方式监视传感器的操作行为和/或在传感器的位置处的用户行为。以这种方式可以生成“操作足迹”。与以前相比，由此产生与设备或物体的状态相关的明显更高的信息密度和信息深度。
根据本发明，为了确定传感器的测量分辨率，使用相关性模型预先确定用于生成时间戳的条件。连续的原始测量数据的时间戳基于相关性模型在传感器中生成，并存储在存储装置中。然后，只有分配给获取的原始测量数据的时间戳经由一级通信路径被传输，结果是，由测量元件获取的原始测量数据可以在传输之后被再次重建，并且可以使用相关性模型基于到达主站的时间戳对其进行评估。这免除了在本地传感器的区域中的计算复杂度以及因此耗能的计算操作。计算复杂度和耗能的计算操作因此可以被转移到主站或头端的区域。根据本发明的方法使得可以以连续、完整和一致的时间关系提供时间戳，也就是说，没有间隙，特别是在远程中央处理系统或头端系统的区域中。由于涉及时间戳，因此可以将它们连续地分配给时间剖形(temporal profile)，也就是说，代表实时剖形，该实时剖形不包括不连续的间隙或数据缺失的时间。按照根据本发明的方法重建的连续的原始测量数据流在连续时间轴上具有比先前构思高得多的分辨率。
由于将当前时间戳和历史时间戳各自作为时序图(chronograms)进行比较的事实，因此可以以特别简单的方式进行监视，其中时序图包含时间上连续的时间戳。
特别地，可以在比较范围内确定各个时间戳和/或时间戳的组是否沿着时间轴t缺失和/或是否已经沿着时间轴t偏移。这些可能指示设备故障、流体变化或不正确的客户行为。
特别有利的是，比较是基于传感器或测量元件的测量分辨率或所述分辨率的整数倍进行的。因此，设备故障、流体变化或不正确的客户行为将不会不被检测到。
有利地在模式比较的范围内或在所谓的模式识别技术的范围内执行比较。在这种情况下，可以针对非常特定的操作“存储”时序图模式。例如，可以针对洗碗机的正确进水存储(经验)时序图模式。在例如由于逐步关闭进入过滤器而改变馈送的情况下，可以通过根据本发明的方法来捕获这种状态，并且可以采取所导致的措施。这使得可以存储针对不同操作的多种各样的(经验)时序图模式。因此，可以检测到供应网络中的逐步变化或劣化，并且可以相应地适时采取对策。
由于当前测量的时间戳与历史或经验时间戳的比较，可以指示操作状态通知或警告。
传感器优选地是流量传感器，例如水表、热量表、洗涤机、洗碗机等。
(一个或多个)本地传感器可以方便地经由一级通信路径连接到数据收集器，可以在数据收集器和头端之间提供三级通信路径，并且由传感器和/或耗量表传输的时间戳可以在数据收集器和/或头端中被收集、存储和/或评估。经由一级和三级通信路径传输时间戳使得可以在其中可获得足够计算能力的头端中执行比以前大得多数量的计算和/或确定和/或功能，包括“业务”功能。
可以在相关性模型中确定至少一个物理或物理化学变量或者至少一个物理或物理化学参数的特定的值或特定的值的变化或特定的值的差，用于分配时间戳，其中，如果特定的值或特定的值的差或特定的值的变化被测量元件捕获，则时间戳被触发、被如此存储在传感器的存储装置中并且被提供用于传输。如果传感器捕获的值没有变化，则不会生成时间戳。因此，根据本发明的方法，典型地，可以经过相对长的时段而没有时间戳。因此，不需要连续地传输数据。尽管如此，该方法具有非常高的分辨率。
特别地，可以在相关性模型的范围内借助于时间戳来表示逐步增加或递增地增加的仪表读数和/或值表。
时间戳优选地设置有符号，例如正号或负号。这尤其在表示值表时是有利的，因为由此规定了特定的时间戳与值表中的上升值或下降值相关。
根据本发明，多个时间戳可以各自作为数据包沿着一级通信路径被传输。
可以使用相关性模型基于到达数据收集器和/或头端的时间戳来有利地生成原始测量数据流。特别地，相关的连续时间戳不是计算和/或评估。
优选地，在进一步的数据处理过程中，除了原始测量数据流的时间分辨率(采样率或采样率的倍数)以外，可以在任何时间基于时间历史在没有时间间隙的情况下对重建的原始测量数据流进行评估。这带来的优点是，例如，即使是供应网络中过去的事件相关的状态变化(例如，上溢、下溢、泄漏、操纵企图等)，也可以用精确的时间关联且没有间隙地被确定和记录。由于高粒度时间离散采样，因此时间分辨率具有高度准确性。还可以以显著更准确的方式向消费者显示过去的耗量数据和/或将它们更好地纳入关于消费行为或消费行为变化的评估中。这进而具有优化耗量的效果，并且对于消费者而言，这是来自网络供应商的特别重要的信息项。
特别地，相关的连续时间戳不是计算和/或评估，而是基本测量单元。
例如，基本测量单元可以是被测量的电压或电流强度。例如，可以捕获霍尔传感器在激发时的输出电压或温度传感器的电压。测量的物理变量可以有利地涉及供应网络的供应介质，优选地是水、电、燃料或气。
测量的物理或化学物理参数或其中之一可以是流过相关传感器或与之接触的流体的量、质量和/或组分的特征。
一旦基本测量单元接收到脉冲，则基本测量单元可以方便地生成时间戳。
原始测量数据流可以具有由传感器采样率或测量元件采样率或其倍数确定或调节的时间分辨率。原始测量数据流有利地具有仅由传感器采样率或测量元件采样率或其倍数确定或至少调节的时间分辨率。原始测量数据流的时间分辨率优选地在秒范围中、十分之一秒范围中、百分之一秒范围中或千分之一秒范围中。
以确定的分辨率为基础，原始测量数据流有利地是连续的和/或完整的。这导致沿着连续的时间剖形具有非常特别高的测量值分辨率，进而导致特定的信息深度作为基于其进行评估或计算的基础。
为了生成连续的原始测量数据流，数据包有利地在对应的时间序列基准中被组合或至少彼此相关，结果是，包含在包中的时间戳随后沿着实时时间轴根据其采样和先前划分再次被组合成包，或者至少在时间上以连续的方式彼此相关。
对于解决何时应该以消息或报文(一个或多个数据包)的形式进行新的数据传输的问题，优选地取决于以下两个条件中的至少一个是否被满足：
(a)预定义的时间间隔到期，以及
(b)自先前传输以来达到预定义数量的时间戳。
基于此，可以容易地实现要传输的数据包的时间序列基准。
特别有利的是，该方法包括通过将时间戳格式化为预定的固定大小的数据包来打包时间戳，其中，每当累积的数据达到数据包的大小或预定义的时间间隔到期时，发起新的传输。
可以冗余地执行数据传输。通过在多个连续的传输操作中或者在不同的通信路径或无线电信道上重复地传输相同的数据包，可以方便地实现传输的冗余。还可以通过重复传输相同的时间戳来实现传输的冗余。例如，数据包或时间戳的传输可以被重复五次。
时间戳可以有利地被压缩并且时间戳的压缩可以以无损失的方式执行。时间戳的压缩可以在传感器或耗量表的区域中以无损失的方式执行。可以方便地以压缩形式和/或经由无线电路径传输时间戳。在预定义的时间间隔到期之后和/或在自先前传输以来达到已经收集的时间戳的预定义数量之后，可以在每种情况下重复地和/或以有条件的方式执行传输。
但是，替代地，时间戳的压缩也可以以预定义的可允许的损失水平来执行。如果以预定义的可允许的损失水平执行数据压缩，那么如果用户或操作员偏好节能并且接受在恢复和再现原始测量数据时一定程度的不准确性(也就是说，接受一定的损失)，则可以以降低在接收器端处再现时的准确度为代价而增加压缩率。损失率或压缩率可以作为确定或设置压缩模式的可编程或可调节的参数来提供。
作为数据压缩算法的清楚且非限制性示例，在根据本发明的方法的范围内，可以考虑以下算法：与霍夫曼编码结合的差分压缩(增量编码)、游程长度编码(RLE)或优选地自适应二进制算术编码(CABAC)。
在相关的权利要求中，本发明还要求保护一种传感器，该传感器被设置成在供应网络中本地使用，该供应网络包括多个本地传感器，并且旨在用于分发耗量介质，例如水、气、电、燃料或热量。传感器可以有利地按照根据方法权利要求1至26中的至少一项的方法来操作。这样的传感器可以是耗量表的一部分。在供应网络的操作期间，所述传感器使得可以沿着时间剖形以无间隙且连续的方式以非常高的分辨率确保耗量特性和其它状态特性。
此外，本发明还要求保护一种数据收集器。该数据收集器可以有利地按照根据方法权利要求1至26中的至少一项的方法来操作。
最后，本发明还涉及一种测量数据信息网络，其具有至少一个本地传感器(优选为多个本地传感器)，用于基于相关性模型基于原始测量数据(优选为与耗量介质的耗量和/或耗量表的操作状态相关的原始测量数据)来生成和/或转发时间戳；具有数据收集器；相应传感器与数据收集器之间的一级通信路径；用于评估数据的头端；以及数据收集器与头端之间的三级通信路径。根据本发明，测量数据信息网络的特征在于，所述网络中的(一个或多个)传感器按照根据方法权利要求1至26中的至少一项的方法来操作。
附图说明
下面基于各种实施例更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了用于收集和/或转发数据的供应网络的通信路径的示例的高度简化的示意图，该数据已经由作为耗量表的一部分的多个传感器记录到例如数据收集器和头端；
图2示出了高度简化的示意图，其图示了经由图1中的一级通信路径将特征原始测量数据的时间戳传输到数据收集器的示例；
图3示出了消息结构的示例，该消息结构经由一级通信路径由根据图2的耗量表的测量数据准备装置发出或从其检索；
图4示出了在远程读取体积耗量的背景下(在这种情况下，包PAj包含N个时间戳)在两个上行链路传输操作(在时间TE-1和TE发出的消息或报文)之间从传感器读取的原始测量数据的时间戳的时序图示例；
图5示出了将来自当前测量的时序图与历史或经验性比较时序图进行比较的高度简化的示意图；
图6以高度简化的示意性图示的方式示出了包含时间戳的数据包或消息或报文的组合以形成包括其评估可能性的时间连续的原始测量数据流的示例；
图7示出了具有叶轮的机械流量表形式的耗量表中的传感器的示例，其可以用于生成流量的原始测量数据的对应时间戳；
图8示出了用于基于由根据图7的传感器获取的原始测量数据来生成时间戳的相关性模型的示例；
图9示出了温度传感器的示例的简化图示；以及
图10示出了用于基于由根据图9的传感器获取的原始测量数据来生成时间戳的相关性模型的另一个示例。
具体实施方式
图1示出了例如在分发消耗物(例如气、水、电、燃料或热量)的范围内的测量数据信息网络。供应网络包括多个单独的本地布置的耗量表10，该耗量表10例如可以被分配给公寓建筑物的不同住宅单元。各个耗量表10(例如水表、流量表、热量表、电表或气表)经由一级通信路径5通过无线电(无线电路径11)连接到(固定或移动)数据收集器3，该数据收集器3可以充当主站或集中器。
可以方便地为每个单独的耗量表10提供相关联的ID(地址)，使得每个单独的耗量表10可以由数据收集器3直接寻址并且可以检索在相应的耗量表10中存在的数据。
经由一级通信路径5的传输由总线传输协议(例如无线M-总线传输协议)预定义。
相应的数据收集器3经由三级通信路径6连接到所谓的头端4。来自整个供应网络的数据汇聚在头端4中。三级通信路径6可以是有线通信路径或基于无线电技术的通信路径(例如，移动无线电通信路径)。替代地，如果需要，来自相应数据收集器3的数据也可以由便携式读取设备读取，并且可以在头端4处再次被读取。数据可以沿着三级通信路径6以不同方式传输，例如经由LAN、GPRS、LTE、3G等。
各个耗量表10可以使用独立的能量供应(可再充电电池)来操作。
如图1中示意性地图示的，每个相关传感器1或耗量表10的优选地被压缩和格式化的时间戳TS被传输到数据收集器3，该数据收集器3管理分配给它的多个耗量表10或传感器1的本地网络。作为供应网络的一部分的每个传感器1的优选地被压缩和格式化的时间戳TS从数据收集器3传输到头端4。
数据收集器3可以存储在一定时间间隔(例如一天)内从相应的传感器1或耗量表10检索到的时间戳TS，然后可以将它们转发到处理位置或头端4。替代地，也可以将数据立即从数据收集器3转发到头端4。
根据图2，相应的耗量表10包括配备有至少一个测量元件9的传感器1。提供传感器1是为了经由测量元件9生成原始测量数据，该原始测量数据被供应给测量数据准备装置14。原始测量数据对应于由测量元件9提供的至少一个物理或物理化学变量或者至少一个物理或物理化学参数的基本测量单元。原始测量数据可以是例如与通过供应线16(例如水管)的介质的流相关的原始数据，特别是流量、浊度、污染物的存在或固体和/或气体成分的存在或者固体和/或气体成分。要指出的是，传感器1也可以替代地是压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、高度传感器或运动传感器。
耗量表10的测量值准备装置14包括存储装置7、时间基准装置15(晶体)和微处理器8。上述部件可以被单独提供或作为集成的完整部件提供。如果需要，耗量表10可以包括电池或类似形式的其自己的电源(未示出)。因此，耗量表10可以在能量方面以自主的方式操作。
在图2所示的步骤之前，在用于时间戳TS的分配的相关性模型的范围内确定至少一个物理或物理化学变量或者至少一个物理或物理化学参数的特定的值、特定的值的变化或特定的值的差。
根据本发明，在相应的耗量表10的区域中执行以下步骤：
-如果测量元件9捕获特定的值、特定的值的变化或特定的值的差，则触发时间戳TS。
-将时间戳TS存储在传感器1或耗量表10的存储装置7中。
-通过在测量数据准备装置14中准备时间戳报文17i,17i+1,17i+n，经由无线电路径11优选地以压缩形式传输时间戳TS，这些报文被逐步传输到中央处理系统，例如头端4。微处理器8执行用于传输的压缩。
相应地，按时间顺序传输包含连续时间戳TS的数据报文17i,17i+1,…,17i+n。在接收器端，可以使用相关性模型根据这些时间戳TS重建具有非常高分辨率的连续的无间隙的原始测量数据流。
如通过图3中的示例所图示的，也可以规定：相关传感器1的身份(地址)I和/或由相关传感器1测量的物理或物理化学变量或参数的绝对值或累积值VA也与时间戳TS的PAj包一起在相应的数据包17i,17i+1,...,17i+n中传输，其中值VA可以被提供有时间戳，或者可以被分配到测量数据的基本时间戳项之一，例如流体表的索引值。根据一个示例性实施例，值VA可以是例如水表在特定时间的表读数或者自先前数据传输以来通过水表的流量(例如时间戳TSi的总和∑对应于流量的总和∑；参见图4)。
该方法还可以涉及在特定时间利用时间戳TS的PAj包来读取和传输由传感器测量的流体的相关传感器14的环境的至少一个其它物理或物理化学参数PPC的值，例如，流体的电导率、流体的温度、流体的pH值、流体的压力，和/或作为流体的质量和/或组分的特性的参数，和/或作为传感器1的安装环境的温度的特性的参数。
图3通过示例的方式更详细地示出了根据图2的各个数据报文17i,17i+1,...,17i+n。在一个方面，数据报文17i,17i+1,...,17i+n各自包括多个数据包PA1-PA6和PA7-PA12、绝对值或累积值VA、相关传感器1的身份(地址)I，以及相关传感器1的环境的或由传感器1在特定时间测量的流体的至少一个其它物理或物理化学参数PPC的值，例如流体的电导率、流体的温度、流体的pH值、流体的压力、作为流体的质量和/或组分的特性的参数，和/或作为传感器1的安装环境的温度的特性的参数。
如也在图3中作为示例图示的，可以规定：通过格式化PAj包来打包时间戳TS，该PAj包的大小必须不超过预定义的最大值，其中，每次累积的数据达到包PAj的大小，如果之前预定义的时间间隔还未到期，则形成新的包或报文，或者发起新的传输。
根据本发明的一个优选的变型，时间戳TS在传输之前被压缩。时间戳TS的压缩可以以无损失的方式执行。
替代地，时间戳TS的压缩也可以以预定义的可允许的损失水平来执行。实际上，如果用户或操作员偏好节能并且接受在恢复和再现初始的原始测量数据时一定程度的不准确性(也就是说，接受一定的损失)，则可以以降低在接收器端处再现时的时间准确度为代价而增加压缩率。该损失率或压缩率可以作为确定或设置压缩模式的可编程或可调节的参数来提供。
作为数据压缩算法的清楚的非限制性示例，在根据本发明的方法的范围内，可以考虑以下算法：与霍夫曼编码结合的差分编码(增量编码)、游程长度编码(RLE)或优选地自适应二进制算术编码(CABAC)。
可以仅在接收器或数据收集器3已确认时间戳TS的传输时，才删除耗量表10的存储装置7中的时间戳TS。
由于本发明，可以在数据收集器3或接收位置(例如头端4)处具有这样的信息：该信息使得可以以非常高的时间分辨率真实地且完整地重建由各种传感器1提供的所有时间戳TS，并允许在所述数据的评估方面具有无限的灵活性。可以轻松且集中地考虑“业务”功能的扩展能力，而不影响操作的方法甚至子组件(传感器、通信装置等)的结构。
与先前已知的技术方案相比，传感器1的结构可以更简单并且其操作可以更可靠。此外，包括传感器1和通信装置2的子组件的能耗低于在本地评估数据的当前实施例中的能耗。
本发明可以应用于各种各样的参数和变量的测量和远程读取。它足以能够根据所讨论的传感器1的分辨率准确地确定参数或变量中的基本变化(其可以由传感器1测量)的时间(时间戳TS可以对应于传感器1的分辨率或可能对应于该分辨率的倍数)。
如果测量的变量或测量的参数也可能递减地变化，则时间戳TS是带有符号的基本测量单元(正单元或负单元)。
结合本发明的有利用途，特别是关于耗量方面，可以规定：所测量的物理变量或其中之一与流动介质相关，其中取决于传感器1的测量准确度，每个时间戳TS对应于由传感器1测量的流体的基本量。被测流体可以是例如气、水、燃料或化学物质。
作为上述实施例变型的替代或附加，本发明还可以提供，所测量的物理化学变量或其中之一选自由流过相关传感器1或与之接触的流体的温度、pH值、电导率和压力形成的组。
如果替代地或附加地测量至少一个参数，则该参数或这些测量的物理或物理化学参数之一可以是流过相关传感器1或与之接触的流体的质量和/或组分的特性，例如浊度、污染物的存在或者固体和/或气体成分的存在或者固体和/或气体成分。
不言而喻，上述变量和参数仅是示例，而不是限制性的。
数据优选地从相应的耗量表10或传感器1冗余地传输到数据收集器3。通过在多个连续的传输操作中重复传输相同的数据包，可以方便地实现传输的冗余。
因此，数据报文17在特定时间连续形成并逐步传输。然后各个数据包PA1、…、PAn之和形成连续的带时间戳的原始测量数据流13。
图4以示例的方式示出了消息结构的示例，该消息结构从传感器1或例如耗量表10传输到数据收集器3或头端4。在这种情况下，在相关性模型的范围内，每个时间戳TS1至TSN对应于由传感器1测量的基本流体量。被测流体可以是例如气、水、燃料或化学物质。因此，在时间TE-1至TE的间隔中，测量N个脉冲并存储时间戳TS1至TSN，其在例如每个时间戳TS为一升的量的情况下，对应于在这个时间间隔内共N升的流量。测量值准备装置形成包含N个时间戳TS1至TSN的数据包PAj。根据图3，数据报文17i、17i+1由多个数据包(例如PA1至PA6和PA7至PA12)形成。因此，根据本发明的方法可以适应于参数或测量变量的发展变化，并且同时确保令人满意的可用瞬时数据的更新，该方法尤其可以有利地涉及，只要以下两个条件中的至少一个被满足，就形成新的包或报文17，或者以消息或报文的形式执行新的数据传输：
(a)预定义的时间间隔到期，和/或
(b)自先前传输以来达到预定义数量的收集数据或时间戳TS，尤其是压缩的收集数据或时间戳TS。
所述条件(b)的使用可以涉及例如在已经创建预定义数量的新的时间戳TS之后定期检查以压缩形式的所有新的时间戳TS的大小。如果这些大小接近临界大小，例如接近由传输协议规定的包的大小，则除非两个连续传输之间的预定义的时间间隔首先到期(条件(a)在条件(b)之前被满足)，否则将执行新的传输操作(条件(b)在条件(a)之前被满足)。
根据本发明，例如在头端4中将当前时间戳TS与历史或经验时间戳TS进行比较，以便执行传感器1的操作状态监视。因此，可以以从前不可能的分辨率检查传感器1的功能和/或消费者行为。
例如，参见图5，在比较范围内确定在期望的时间位置上是否存在特定的时间戳TSN和/或特定的时间戳TSN的时间位置是否已经偏移。因此，相对于时间戳TS在时间轴t上的位置来评估时间戳TS。
图5中最上面的时序图显示了在特定时间剖形内沿着时间轴t的时间戳TSN。两个相邻时间戳TS之间的最短距离也同时表示最大流量下测量方法的分辨率(例如，如果在最大流量下流量表的叶轮旋转一次通过360°，则在特定的角位置处连续地触发时间戳TS)。
当前时间戳TS与历史或经验时间戳TS的比较可以例如基于模式比较来执行，其中模式比较基于所谓的模式识别技术。这在图5中以高度简化的方式图示。通过分别相互比较时序图25a和25b，将例如当前测量的时间戳TS与历史或经验时间戳TS进行比较。在这种情况下，可以容易地针对时间戳TS确定是否有变化。操作状态的变化可能表示由于损坏、操纵企图或特定的消费者行为而导致功能受损。
在倒数第二个测量图中的当前测量中，比较确定在相关位置处缺少时间戳TS。在最后一个测量图中的当前测量中，比较确定脉冲被捕获得多少有点晚，也就是说，已经相对于其预期位置发生偏移。
有利地，基于测量方法的分辨率(例如，在毫秒范围或更小)来执行上述操作状态的确定，因此该确定具有前所未有的准确度。可以根据已执行的比较而输出状态通知或警报指示。
比较时间戳TS可以是历史时间戳TS，其在传感器1的操作期间(足迹)在传感器1的操作历史中已经被记录一次，并且可以一次又一次地用于进行中的比较。替代地或附加地，比较时间戳TS也可以是经验时间戳TS，也就是说代表特定操作状态的时间戳TS。例如，对于例如洗碗机的流量表，可以提供针对完整进水的时间戳模式，该模式与当前时间戳TS进行比较。如果时间戳TS的位置与经验时间戳模式相比发生变化，则这可能指示例如由于进入过滤器脏污而可能妨碍进水。
时序图25a、25b仅是用于模式比较的高度简化的符号。
图6示出了对在数据报文17i-17i+n中提供的各个时间戳TS的进一步处理，以形成连续的凝聚分配，从中可以基于相关性模型重建无间隙的原始测量数据流13。在这种情况下，以使得相应数据或数据包PAj或者包含在其中的时间戳TS在时间上与相邻数据包PAj相关的方式组合各个数据报文17i-17i+n。
图7仅以示例的方式图示了具有用于流量的传感器1的机械流量表10。传感器1包括叶轮20、测量元件9(例如以霍尔传感器的形式)，以及脉冲发生器元件19，该脉冲发生器元件19根据流过流量表10的流量而或多或少地旋转。叶轮20的旋转移动被测量元件9捕获为电压值，只要叶轮20的相关叶片处于测量元件9的位置处，脉冲发生器元件19就激励该电压值。作为相关性模型的结果，已知在评估期间一转对应多少流量体积。叶轮20的一转可以例如对应于一升的流体。
相关性模型被存储在测量值准备装置14中，并且用于预先确定用于生成特定的原始测量值的时间戳TS的条件。图8示出了例如用于连续累积流量测量的这种相关性模型的示例的简化图示。在这种情况下，测量单元是例如由图7所示的传感器1的测量元件9捕获的脉冲，例如与叶轮20的一转对应的电压脉冲。因此，在这个示例中，测量方法的预定义分辨率对应于叶轮20的一转。原始测量值(即由旋转触发的脉冲)以及相关联的时间T被存储在传感器1的存储装置7中。测量值准备装置14针对每个原始测量值(也就是说，针对每次旋转/每个脉冲)生成相关联的时间戳TS1、TS2……至TSn+1。时间戳TS被连续地存储在存储装置7中。如果叶轮20不旋转，则不会生成脉冲，因此也不会提供时间戳。如果叶轮20旋转得较慢，则沿着时间轴T捕获脉冲的时间相应地较晚。相应地，在这种情况下，生成较晚的时间戳TS。如从图8中清楚可见，因此生成多个时间戳TS，并限定在相关时段内连续测量的流量。
时间戳TS被组合在数据包PAj中，并且根据图2，在数据收集器3的请求下，经由一级通信路径5作为数据报文17i,17i+1,17i+n被逐步地传输到数据收集器3。在这里，数据传输可以优选地以压缩形式执行。因此，它是具有非常高分辨率的连续的、无间隙的时间戳数据流，它以各个连续的数据报文17i,17i+1,...,17i+n的形式沿着一级通信路径5传输。
数据的收集不限于流量测量。图9示出了例如基于电阻测量的温度传感器形式的传感器1。温度传感器包括两个金属导体(A、B)，它们在测量位置的区域中相互连接并且具有不同的导热率。在测量位置和两个导体的相对端部之间存在温度差ΔT的情况下，可以分接出电压V或电压变化。在这种情况下，可以将由传感器捕获的电压变化的时间戳TS确定为相关性模型。
图10示出了用于在温度测量中生成对应的时间戳TS的电压值V的对应的原始测量数据曲线的示例。相应地，对于电压的每次上升或下降(例如0.5mV)，生成相关联的时间戳TS。因此，该方法的确定的分辨率为0.5mV。由于在温度测量的情况下曲线剖形可能上升和下降，因此在这种情况下，时间戳被提供有表示上升的符号“+”或表示下降的符号“-”。如从图10中清楚可见，这里还获得了时间戳TS的连续序列，其以非常准确且无间隙的方式表示所测量的电压剖形并因此表示所涉及的时段内的温度。如果温度(也就是说，电压V)不变，则不生成时间戳。对于其他方面，该方法对应于结合最初描述的流量测量的示例所解释的测量。
由于由该网络或特定网络的传感器1或耗量表10提供的创造性的时间戳TS的集合，本发明使得能够进行所有类型的评估、分析、检查、监视以及通常有用的或期望的处理和利用，因为可以获得基本的各个原始信息。对于所提供的时间戳TS的评估优选地在头端4的区域中使用评估装置18执行，并且揭示了管理供应网络所需但先前无法生成的多个重要信息项，例如耗量、仪表索引、时间分配的耗量、泄漏检测、上溢/下溢、历史进展和/或操纵。因此，也可以在任何时间对信息进行追溯检索而没有时间间隙，并且可以被供应给先前的评估。
根据本发明，从时间戳TS重建的原始测量数据作为原始测量数据流13以非常高的分辨率或粒度、没有时间间隙地存在于头端4中。因此，与先前的方法相比，由于根据本发明的方法，在头端4中可获得比以前多得多的可用数据。
头端4中存在的原始测量数据流13优选地具有在秒范围中、在十分之一秒范围中、在百分之一秒范围中或者甚至在千分之一秒范围中的分辨率。
如图1中示意性图示的，本发明还涉及一种例如用于供应网络的测量数据信息网络，该供应网络用于例如使用耗量表10分发消耗物，特别是流体消耗物，耗量表10已经被相应地设置并且包含传感器1，传感器1在供应网络中操作。相应的耗量表10包括(参见图2)至少一个传感器1，其可以经由测量元件9获取原始测量数据。此外，相应的耗量表10包括测量数据准备装置14，该测量数据准备装置14包括微处理器8、存储装置7和时间基准装置15。在测量数据准备装置14中，基于原始测量数据来实现时间戳TS、将时间戳TS压缩，并且将其准备成适合于根据特定协议经由无线电路径11或经由一级通信路径5传输的格式。
如果需要，耗量表10可以包括电池或类似形式的其自己的电源(未示出)。因此，耗量表10可以在能量方面以自主的方式操作。
根据图6，评估装置18在头端4的区域中提供，并且能够以时间连续的方式并且无间隙地组合各个数据报文17i-17i+n或其数据包PAj中的时间戳TS，以形成连续的无间隙的原始测量数据流13，并由此执行对应的解压缩、评估、计算等。对应的数据优选地包括测量数据信息网络或供应网络中的所有传感器1或耗量表10。
此外，对于安装有耗量表10的相关地理区域或每个地理区域，上述系统包括固定的数据收集器3(集中器)，其与分配给耗量表10的区域中的耗量表10一起形成供应网络的一级通信路径5。一级通信路径5例如可以是无线电路径11的形式。数据收集器3进而经由三级通信路径6连接到头端4。数据可以沿着三级通信路径6以不同的方式传输，例如经由LAN、GPRS、LTE、3G、4G等。
每个传感器1或耗量表10的存储装置7优选地形成缓冲存储器，并且适合于并且设置为存储时间戳TS的多个PAj包的内容(特别是在压缩状态下)，其中该缓冲存储器的内容或内容的一部分在每次传输期间被传输或者由数据收集器3检索。
由每个数据收集器3收集的信息被直接或间接地传输到头端4。“业务”功能也在那里被限定和执行。
因此，利用根据本发明的方法，可以对任何期望的原始测量数据进行采样并将其用作时间戳TS的触发物。特别地，时间戳TS可以是时间或时间差。优选地限定开始时间。
优选地，仅在接收器或数据收集器3已确认时间戳TS经由一级通信路径5的传输时，才删除耗量表10的存储装置7中的时间戳TS。
不言而喻，本领域技术人员可理解，本发明可以应用于各种各样的参数和变量的测量和远程读取：其足以能够根据所涉及的传感器1的分辨率准确地确定参数或变量中的基本变化(其可以由传感器1测量)的时间(时间戳记的基本变量可以对应于传感器的分辨率或者可能对应于该分辨率的倍数)。
不言而喻，本发明不限于附图中描述和示出的实施例。在不背离本发明的保护范围的情况下可以进行改变，尤其是关于各种元件的提供或者借助于技术等同物。本公开的主题还明确地包括部分特征或特征的子组的组合。
参考标号
1 传感器
2 通信装置
3 数据收集器
4 头端
5 一级通信路径
6 三级通信路径
7 存储装置
8 微处理器
9 测量元件
10 耗量表
11 无线电路径
13 原始测量数据流
14 测量数据准备装置
15 时间基准设备
16 供应线
17 数据报文
18 评估装置
19 脉冲发生器元件
20 叶轮
25a 时序图
25b 时序图
PAj 数据包
TS 时间戳

Claims (31)

1.一种用于在本地传感器(1)的操作期间收集数据的方法，所述本地传感器(1)优选为用于耗量表(10)的传感器(1)，所述数据优选为与耗量、物理或物理化学参数和/或操作状态有关的数据，所述耗量表(10)作为供应网络的一部分，所述供应网络包括至少一个本地传感器(1)，优选地包括多个本地传感器(1)，并且旨在用于分发消耗物，其中：
传感器(1)包含测量元件(9)，
相应的传感器(1)的测量元件(9)提供与至少一个物理或物理化学变量或者至少一个物理或物理化学参数对应的基本测量单元作为原始测量数据，并且
传感器(1)包括通信装置(2)和存储装置(7)，或者在本地连接到通信装置(2)和存储装置(7)，
其特征在于：
为了确定传感器(1)的测量分辨率，使用相关性模型预先确定用于生成时间戳(TS)的条件，
基于相关性模型在传感器(1)中生成连续的原始测量数据的时间戳(TS)，
时间戳(TS)经由有线连接和/或经由无线电路径传输，结果是，基于时间戳(TS)使用相关性模型对于由测量元件(9)获取的原始测量数据进行重建和评估，以及其中：
通过将当前时间戳(TS)与历史和/或经验时间戳(TS)进行比较来执行传感器(1)的操作状态监视。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当前时间戳(TS)和历史或经验时间戳(TS)各自作为时序图(25)进行比较，其中时序图(25)包含时间上连续的时间戳(TS)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在比较的范围内确定各个时间戳(TS)和/或时间戳(TS)的组是否沿着时间轴t缺失和/或是否沿着时间轴t偏移。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述比较是基于传感器(1)或测量元件(9)的测量分辨率或所述分辨率的整数倍进行的。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述比较是在基于模式识别技术的模式比较的范围内执行的。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，作为所述比较的结果，输出操作状态通知和/或警告。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，传感器(1)是流量传感器。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，一个或多个本地传感器(1)经由一级通信路径(5)连接到数据收集器(3)，
在数据收集器(3)和头端(4)之间提供三级通信路径(6)，以及
在数据收集器(3)中和/或在头端(4)中收集、存储和/或评估由传感器(1)和/或耗量表(10)传输的时间戳(TS)。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个物理或物理化学变量或者所述至少一个物理或物理化学参数的特定的值、特定的值的变化或特定的值的差是在用于时间戳(TS)的分配的相关性模型的范围内确定的，
如果所述特定的值、所述特定的值的变化或所述特定的值的差被测量元件(9)捕获，则触发时间戳(TS)并将时间戳(TS)存储在传感器(1)的存储装置(7)中。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，在相关性模型的范围内，借助于时间戳(TS)来表示逐步地或递增地增加的仪表读数和/或值表。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述时间戳(TS)被设置有符号。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，多个时间戳(TS)各自作为数据包(17i，17i+n)沿着一级通信路径(5)被传输。
13.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，基于到达数据收集器(3)和/或头端(4)的时间戳(TS)使用相关性模型来生成原始测量数据流(13)。
14.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，在进一步的数据处理的过程中，除了传感器(1)的测量分辨率之外，能够基于时间历史在没有时间间隙的情况下对原始测量数据流(13)进行评估。
15.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述基本测量单元是电压或电流强度。
16.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，测量的物理变量涉及供应网络的供应介质，优选为水、电、燃料或气。
17.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，测量的物理或化学物理参数或其中之一是流过相关传感器(1)或与相关传感器(1)接触的流体的量、质量和/或组分的特性。
18.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，只要基本测量单元(9)接收到脉冲，则基本测量单元(9)生成时间戳(TS)。
19.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：只要以下两个条件中的至少一个被满足，就以消息或报文的形式执行新的数据传输：
(a)预定义的时间间隔到期，以及
(b)自先前传输以来收集的数据达到预定义数量。
20.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过将时间戳(TS)格式化为预定的固定大小的数据包(PAj)来打包时间戳，其中，每当累积的数据达到数据包(PAj)的大小或者预定义的时间间隔到期时，就发起新的传输。
21.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述数据传输是冗余地执行的。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，通过在多个连续的传输操作中重复地传输相同的时间戳(TS)和/或重复地传输相同的数据包(PAj)来实现传输的冗余。
23.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，时间戳(TS)以压缩形式传输。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，时间戳(TS)被压缩并且时间戳(TS)的压缩以无损失的方式执行。
25.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，时间戳(TS)的压缩以预定义的允许损失水平执行。
26.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述传感器(1)是压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、高度传感器或运动传感器。
27.一种传感器(1)，其特征在于，所述传感器(1)按照根据前述权利要求1至26中的至少一项所述的方法来操作。
28.数据收集器(3)，其特征在于，所述数据收集器(3)按照根据前述权利要求1至26中的至少一项所述的方法来操作。
29.一种测量数据信息网络，具有：
至少一个本地传感器(1)，优选为多个本地布置的传感器(1)，用于基于相关性模型生成和/或转发原始测量数据的时间戳(TS)，优选地是与耗量介质的耗量、物理或物理化学参数和/或耗量表(10)的操作状态有关的原始测量数据，来自它的测得的值在头端(4)中进行评估，其特征在于，一个或多个传感器(1)按照根据前述权利要求1到26中的至少一项的方法来操作。
30.根据权利要求29所述的测量数据信息网络，其特征在于，所述测量数据信息网络包括至少一个根据权利要求28的数据收集器(3)。
31.根据权利要求29和30中的至少一项所述的测量数据信息网络，其特征在于，要在头端(4)中评估的原始测量数据流(13)是连续的和/或完整的，并且采用连续的时间分辨率作为基础。
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