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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassung und Weiterleiten von Verbrauchsdaten, die insbesondere den Wärme- oder Wasserverbrauch betreffen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verbrauchsdatenerfassungsgerät, insbesondere einen Heizkostenverteiler und einen Datensammler mit einer RFID-Schnittstelle. Insbesondere betrifft die Vorrichtung eine drahtlose Übertragung der Verbrauchsdaten, die auf RFID-Technologie (Funkidentifikations-Technologie) basiert.
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Bei verbrauchsabhängigen Abrechnungen von beispielsweise Wärme- oder Wasserkosten in Wohnungen oder gewerblich genutzten Räumen ist es im Allgemeinen üblich, die Verbrauchswerte einmal jährlich abzulesen. Die abgelesenen Werte werden von Hand notiert, mit Hilfe eines mobilen Rechner erfasst oder per Modem ausgelesen und beispielsweise an ein Dienstleistungsunternehmen (Dienstleister) weitergeleitet, das sich auf die Erstellung von Verbrauchskostenabrechnungen auf der Basis der erfassten Verbrauchdaten spezialisiert hat. Zusätzlich erhält das Dienstleistungsunternehmen Angaben über das Gesamtgebäude sowie Informationen, die die einzelnen Nutzer des Gebäudes betreffen.
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Stand der Technik
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Die
DE 201 18 685 U1 offenbart eine Anordnung zur Übertragung und/oder Erfassung von derartigen Verbrauchsdaten. Die Anordnung umfasst ein Sendemodul, welches die zuvor gemessenen Verbrauchsdaten über ein Datenfernübertragungsnetz an eine Empfangsanlage übermittelt.
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Die
DE 100 39 430 A1 schlägt einen Verbrauchszähler vor, der mit einem Bluetooth-Modul versehen ist, um eine drahtlose Fernabfrage des Zählers zu ermöglichen. Ferner wird ein Bluetooth-Pico-Netzwerk offenbart, das aus entsprechenden Modulen aufgebaut ist, und über einen Knoten die Verbrauchsdaten an ein mit dem Netzwerk verbundenes Datenverarbeitungsgerät übermittelt.
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Die Druckschrift
DE 42 25 042 A1 betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Messdaten von einer Mehrzahl von Messeinheiten zu einer zentralen Auswerteeinheit, bei welchem die Messeinheiten zu unterschiedlichen Zeitpunkten über eine Datenübertragungsstrecke mit der Auswerteeinheit verbunden werden. In der Messeinheit werden die zu übertragenden Messdaten zusammen mit einem die Messeinheit charakterisierenden Identifikationssignal zu einem Datensatz zusammengestellt. Die Messeinheiten senden über Funk zu stochastisch vorgegebenen Zeitpunkten auf gleicher Arbeitsfrequenz ihre Datensätze. Die Auswerteeinheit sondert aus den auf der Arbeitsfrequenz dort empfangenen Signalfolgen solche aus, die überlappenden Datensätzen entsprechen und übernimmt die nach dieser Aussonderung verbleibenden Signalfolgen, die einem einzigen Datensatz entsprechen, zur weiteren Auswertung.
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Die Druckschrift
EP 1 267 021 A1 betrifft ein Kommunikationssystem, in dem eine Kommunikationsvorrichtung in Reaktion auf eine Abfrage von einer Basisstation Daten an die Basisstation überträgt. Die voneinander entfernte Kommunikationsvorrichtung und Basisstation kommunizieren dabei mittels übertragener Signale.
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Auch sind verschiedene Konzepte von drahtlosen Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen bekannt. Diese Vorrichtungen arbeiten in der Regel auf den freigegebenen und somit lizenzfreien ISM-Frequenzbänder (z. B. 433–434 MHz, 868–870 MHz und 2.45 GHz). Verbreitet ist ein System mit einer Vielzahl von Datensammlern, wobei diese in Gebäuden bzw. Liegenschaften installiert sind. Die Datensammler empfangen Daten, die von den jeweiligen Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen stammen, die beispielsweise auf einem der ISM-Bänder arbeiten, und speichern diese, um eine gewünschte Weiterverarbeitung zu erreichen. Abhängig von der Sendeleistung der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen ergibt sich die Anzahl der fest installierten Datensammler.
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Da ein Gerät fehlerbedingt ausfallen kann, sollte eine vertretbare Redundanz bei der Anzahl der Datensammler mit eingeplant werden. Die in den Datensammlern gespeicherten Daten werden an das Dienstleistungsunternehmen üblicherweise durch Auslesen der Datensammler vor Ort, durch Transport über lokale Netzwerke (M-Bus), M-Bus Zentralrechner und Gateways in drahtgebundene öffentliche Netzwerke weitergeleitet.
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Ein immanentes Problem der drahtlosen Übertragung von Verbrauchsdaten stellt der Stromverbrauch bzw. Energieverbrauch der Sender bzw. Empfänger dar. Der Stromverbrauch bestimmt in unmittelbarer Weise die Kosten für die Herstellung dieser Vorrichtungen und damit deren wirtschaftlichen Betrieb.
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Verbrauchsdatenerfassungsgeräte sind gewöhnlicherweise unmittelbar an den Verbrauchern, d. h. Heizkörpern oder an Wasserzapfstellen, angebracht und sollten die Verbrauchsdaten dieser Verbraucher ohne Wartung zuverlässig über eine möglichst lange Zeit messen.
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Nachteiligerweise benötigen Datensammler der vorstehend beschriebenen Art zum Betrieb Energie aus dem Stromnetz der Liegenschaft. Ein entsprechender Anschluss an das Stromnetz der Liegenschaft ist oftmals an für die Aufstellung der Datensammler vorteilhaften Positionen nicht vorhanden und müsste speziell geschaffen werden. Ferner kann die Abrechnung des Stromverbrauchs der Datensammler strittig sein.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine zuverlässige drahtlose Datenübertragung ermöglicht und derart ausgeführt ist, dass die Vorrichtungen wirtschaftlich herstellbar und betreibbar sind. Bei der angesprochenen Vorrichtung kann es sich insbesondere um einen Heizkostenverteiler oder Wasserkostenverteiler handeln.
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Diese Aufgaben werden mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen wiedergegeben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine auf RFID-Technologie basierende Funkübertragung von Verbrauchsdaten, insbesondere Wärme- und/oder Wasser-Verbrauchsdaten ermöglicht. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine zentrale Steuerlogik, die angepasst ist, die Vorrichtung zu steuern und die Verbrauchsdaten zu verwalten. Ein in der Vorrichtung vorgesehener Speicher ermöglicht es, die Verbrauchsdaten zu speichern. Ferner ist ein Zeitsteuermodul vorgesehen, um die Komponenten der Vorrichtung selektiv zu aktivieren. Die selektive Aktivierung umfasst eine selektive Inbetriebnahme bzw. Abschaltung von Komponenten und eine zeitgesteuerte funktionsgemäße Operation der Vorrichtung. Eine auf RFID-Technologie basierende Funk-Schnittstelle ist angepasst, die Kommunikation der in der Vorrichtung gespeicherten Verbrauchsdaten zu ermöglichen.
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Die auf RFID-Technologie basierende Funk-Schnittstelle umfasst eine auf RFID-Transponder-Technologie basierende Schnittstelle.
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Die auf der RFID-Transponder-Technologie basierende Schnittstelle leitet die aus dem umgebenden Funkfeld stammenden Anforderungen an die CPU weiter und veranlasst damit die Übertragung der Verbrauchsdaten im ISM-Band durch Modulation der Sendeeinrichtungen. Damit ist ein technisch einfaches Übertragungsverfahren gewährleistet.
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Ferner bevorzugt kann die auf RFID-Transponder-Technologie basierende Schnittstelle eine auf RFID-Transponder-Technologie basierende Schnittstelle des passiven Typs und/oder des aktiven Typs umfassen. Insbesondere ist ein passiver und/oder aktiver RFID-Transponder hierzu geeignet.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung ein Erfassungsmodul, das angepasst ist, die Verbrauchsdaten zu erfassen. Das Erfassungsmodul stellt die erfassten Verbrauchsdaten der zentralen Steuerlogik der Vorrichtung für die Speicherung in dem dafür vorgesehenen Speicher zur Verfügung. Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet ausgeführt, in der Nähe eines Verbrauchers, dessen Verbrauchsdaten erfasst werden, angeordnet zu werden.
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Besonders bevorzugt ist das Erfassungsmodul mit einem Messfühler gekoppelt. Der Messfühler kann ferner derart angepasst sein, eine Temperatur, eine Fluid-Durchflussgeschwindigkeit, eine Gas-Durchflussgeschwindigkeit, ein Energie-Äquivalent und/oder eine elektrische Stromstärke zu erfassen. Der Messfühler erfasst somit Messwerte, die geeignet sind, um einen Wärmeverbrauch bzw. Wärmeenergieverbrauch, Gasverbrauch, Wasserverbrauch und/oder Stromverbrauch im Sinne einer elektrischen Energie bzw. Leistung über eine Zeit zu bestimmen.
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Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung eine Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung, insbesondere ein Heizkostenverteiler oder ein Wasserkostenverteiler sein.
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Die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen sind hierzu jeweils mit auf RFID-Transponder-Technologie basierenden Schnittstellen ausgestattet.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Stromversorgung zur Versorgung der Vorrichtung mit elektrischer Energie. Die Stromversorgung ist besonders bevorzugt als Batterie oder Akkumulator ausgeführt.
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Ausführungsbeispiel
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Einzelheiten und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie den Zeichnungen, anhand deren im folgenden Ausführungsbeispiele detailliert erläutert werden, so dass der erfindungsgemäße Gegenstand klar ersichtlich wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein schematisches Blockdiagramm typischer Komponenten eines RFID Transponders;
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2a ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer ersten Vorrichtung, die für die Erfassung von Verbrauchmesswerten geeignet ist;
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2b ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der ersten Vorrichtung;
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2c ein schematisches Blockdiagramm mit einer dritten Ausführungsform der ersten Vorrichtung;
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3a ein Blockdiagramm einer Ausführung einer zweiten Vorrichtung, die für das Sammeln/Vorratsspeichern einer Vielzahl an Verbrauchmessdaten geeignet ist (nicht Teil der Erfindung);
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3b eine beispielhafte Auszählung von möglichen Auslese und Einlese-Modulen für die zweite Vorrichtung von 3a (nicht Teil der Erfindung); und
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3c ein Blockdiagramm einer spezifischen Ausführung der zweiten Vorrichtung (nicht Teil der Erfindung).
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Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen konkretisiert. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll. RFID-Transponder bzw. Funkidentifikations-Transponder (engl.: radio frequency identification transponder) werden weitläufig in zahlreichen Anwendungsgebieten typischerweise als Informationsspeichervorrichtungen für drahtlosen Auslesezugriff verwendet. Insbesondere umfassen die Anwendungsgebiete elektronische Artikelüberwachungssysteme, Lagerverwaltungssysteme, Kennzeichnung von Waren, Identifikationssysteme (für Personen, Tiere bzw. Wildtiere, Waren, etc), Zugangskontrollsysteme, Verkehrsverwaltungssysteme, als Kennzeichnungszertifikate bzw. Echtheitszertifikat von hochwertigen Vermögensgegenstände und dergleichen. Die Anwendungsgebiete sind nicht auf die aufgezählten beschränkt.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen RFID-Transponders mit seinen grundlegenden Komponenten. Ein derartiger RFID-Transponder umfasst typischerweise einen elektronischen Schaltkreis bzw. eine Transponder-Logik 22, ein Funk-Interface 23, das mit einer Antenne 24 und der Transponder-Logik 22 gekoppelt ist. Informationen bzw. Daten werden in einem Transponder-Speicher 21 gespeichert, der zum Auslesen und eventuellem Konfigurieren mit der Transponder-Logik 22 gekoppelt ist. Derartige RFID-Transponder eignen sich zur Unterbringung in kleinen Umfassungen. In Abhängigkeit von den Bedingungen, die an den Einsatzzweck eines RFID-Transponders gestellt werden, wie zum Beispiel Datenübertragungsrate, Anregungsenergie, Übertragungsreichweite etc, können verschiedene Typen bereitgestellt werde, die sich insbesondere aufgrund ihrer Betriebsfrequenz unterscheiden, die sich von einigen 10–100 kHz bis einige GHz (zum Beispiel 134 kHz, 13,56 MHz, 860–928 MHz, um einige typische Frequenzbereiche zu nennen) erstrecken kann.
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Ferner können zwei Hauptklassen an RFID-Transpondern unterschieden werden. Die erstere umfasst passive RFID-Transponder, während die zweite aktive RFID-Transponder umfasst. Passive RFID-Transponder werden durch RFID-Leser bzw. RFID-Lese-Vorrichtungen aktiviert, die ein Anregungs- bzw. Aktivierungssignal, d. h. ein Funksignal mit einer bestimmten (vordefinierten) Frequenz ausstrahlen. Das Aktivierungssignal koppelt in die Antenne eines derartigen passiven RFID-Transponders ein und dient diesem als Energiequelle. Aktive RFID-Transponder umfassen eine eigene Stromversorgung (SV) 25, die geeigneterweise als Batterie oder Akkumulator ausgeführt sein kann.
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Die Klasse der passiven RFID-Transponder kann im Weiteren in passive induktive RFID-Transponder und passive rückstreuende RFID-Transponder unterteilt werden. Passive induktive RFID-Transponder werden durch Eindringen in ein elektromagnetisches Feld, d. h. ein Erregungs- bzw. Aktivierungssignal mit Energie versorgt. Der RFID-Transponder schwingt bei der bestimmten (vordefinierten) Frequenz des elektromagnetischen Felds, was Interferenzen in dem elektromagnetischen Feld verursacht, die durch einen vorstehend genannten RFID-Leser bzw. eine RFID-Leser-Vorrichtung erfasst und ausgewertet werden können.
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Passive rückstreuende RFID-Transponder reflektieren einen kleinen Anteil des elektromagnetischen Felds eines Erregungs- bzw. Aktivierungssignal, das von dem RFID-Leser abgestrahlt wird. Das reflektierte Signal kann in einer bekannten Weise moduliert oder kodiert werden, um die in dem RFID-Transponder gespeicherten Informationen bzw. Daten zu tragen, um an den RFID-Leser übertragen zu werden. Im Detail empfangen rückstreuende RFID-Transponder die elektromagnetische Energie des Erregungs- bzw. Aktivierungssignals und wandeln einen (kleinen) Teil dieser elektromagnetische Energie zur Versorgung der elektrischen bzw. elektronischen Komponenten des RFID-Transponders um. Die Komponenten des RFID-Transponders können daraufhin einen Datenstrom erzeugen, der ein Taktsignal und die in dem RFID-Transponder (bzw. der Transponder-Speicher 21) gespeicherte Information/Daten umfasst, um in dem reflektierten Signal durch das Funk-Interface 23 kodiert bzw. darauf moduliert zu werden Aktive RFID-Transponder umfassen zumeist einen miniaturisierten Sende-Empfänger und basieren herkömmlicherweise auf Mikroprozessor- bzw. Mikrokontroller-Technologie. Ein aktiver RFID-Transponder kann zur Datenübertragung abgefragt werden oder kann in einer eigengesteuerten Weise übertragen. Die Mikroprozessor- bzw. Mikrocontroller-Technologie ermöglicht das Ausführen von Softwarealgorithmen, um empfangene (Erregungs-) Funksignale zu analysieren und um entsprechende Antwortfunksignal zu erzeugen. Insbesondere aktive RFID-Transponder ermöglichen die Bereitstellung von größeren Mengen an Informationen und weisen eine höhere Übertragungsreichweite auf.
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In Abhängigkeit von der Komplexität des RFID-Transponders bzw. dessen Logik 22 kann die Information, die in nicht-flüchtiger Weise in dem RFID-Transponder bzw. dessen Speicher 21 gespeichert ist, lediglich Nur-Lese-Informationen (bezüglich der Funkschnittstelle) sein oder über die Funkschnittstelle modifizierbar (re-programmierbar) durch einen RFID-Leser sein, der als RFID-Schreiber bzw. RFID-Schreibe-Vorrichtung arbeitet.
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Der vorstehend beschriebene Exkurs auf dem Gebiet der Nahfeld-Kommunikation ist der Vollständigkeit halber in die Beschreibung aufgenommen.
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Unter Rückbezug auf 1 umfasst der beispielhaft dargestellte RFID-Transponder den Transponder-Speicher 21, die Transponder-Logik 22, die als eine kombinatorische Logik, als eine Mikroprozessor oder Mikrocontroller-basierende Logik oder eine Kombination dieser beiden Logiken ausgeführt sein kann, und die Funk-Schnittstelle 23, die an die Antenne 24 gekoppelt ist. Die Antenne 24 ist angepasst, ein Erregungs- bzw. Aktivierungssignal zu empfangen und ein Antwortsignal (in Reaktion auf ein derartiges Erregungssignal) zu übertragen. Der Transponder-Speicher 21 dient dazu, die durch den RFID-Transponder zum drahtlosen Auslesen bereitgestellten Informationen/Daten zu speichern, d. h. bevorzugt in einer nicht-flüchtigen Weise. Unter „nicht-flüchtig” soll verstanden werden, dass die Informationen bzw. Daten in dem Transponder-Speicher 21 ohne die Notwendigkeit eines Erhaltungsstroms erhalten bleiben. Prinzipiell kann der Transponder-Speicher 21 beliebige digitale Daten aufnehmen.
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Vorzugsweise umfassen die in dem Transponder-Speicher 21 abgelegten Daten jedoch zumindest eine Kennung des RFID-Transponders, die geeignet ist, den RFID-Transponder gegenüber anderen RFID-Transponder zu unterscheiden. Eine derartige Kennung findet auch Anwendung in dem Fall, dass mehrere RFID-Transponder durch ein Erregungs- bzw. Aktivierungssignal eines RFID-Lesers gleichzeitig aktiviert werden. Anhand derartiger sich unterscheidender Kennungen ist ein entsprechender RFID-Leser in der Lage, die Informationen/Daten der RFID-Transponder sequentiell über die Funk-Schnittstelle auszulesen.
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Prinzipiell werden Erregungs- bzw. Aktivierungs- und Antwortsignale zwischen einem RFID-Transponder und einem RFID-Leser über eine drahtlose Kommunikationsverbindung, d. h. eine Funkkommunikationsverbindung auf einer vordefinierten Frequenz kommuniziert. Die Einkopplung des Erregungs- bzw. Aktivierungssignals erfolgt bevorzugt induktiv. Der Transponder-Speicher 21 kann ein Nur-Lese- oder eine Lese-Schreibe-(wahlfreier Zugriff)Speicher sein, der als flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher ausgeführt sein kann. Die vorstehend definierte Zugriffsarten (d. h. nur-Lese- oder wahlfreier Zugriff) sollen vorzugsweise als die über die Funkkommunikationsverbindung verfügbaren Zugriffsarten verstanden werden. Dementsprechend ist es im Fall eines Speichers mit nur-Lese-Eigenschaften dem RFID-Leser lediglich möglich, die gespeicherten Informationen/Daten abrufen.
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Bei wahlfreiem Zugriff kann der RFID-Leser sowohl die gespeicherten Informationen/Daten abrufen als auch Informationen/Daten schreiben. Ferner könnten über die Funkkommunikationsverbindung eine oder mehrere Instruktionen an den RFID-Transponder gerichtet werden, die an die Transponder-Logik 22 geleitet werden. Diese reagiert nach vorbestimmtem Muster auf die Instruktionen, zum Beispiel indem erfragte Informationen/Daten an den RFID-Leser übertragen werden, Informationen/Daten in den Speicher 21 aufgenommen bzw. darin enthaltene modifiziert werden usw.. Derartige Instruktionen können durch Modulation in dem Erregungs- bzw. Aktivierungssignal eingebettet werden oder das Erregungs- bzw. Aktivierungssignal selbst wird als eine entsprechende Instruktion interpretiert.
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Die 2a, 2b und 2c repräsentieren jeweils Blockdiagramme einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend einer ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. Die illustrierte Vorrichtung kann als Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung bzw. Verbrauchskostenerfassungs-Vorrichtung eingesetzt werden. Eine spezielle Ausbildung einer derartigen Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung ist ein Heizkostenverteiler (HKV) im Sinne eines Wärmeverbrauchszählers für Heizkörper oder ein Wasserkostenverteiler für Warm- und/oder Kaltwasser.
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Eine zentrale Steuerlogik bzw. CPU 10 wie zum Beispiel ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller steuert den Betrieb der Vorrichtungen. Bevorzugt kann die zentrale Logik 10 Programmcode-Anweisungen ausführen, die den Betrieb der Vorrichtungen mit ihren jeweiligen Komponenten steuern und gewährleisten. Alternativ kann die Steuerung ebenso über eine festverschaltete (festverdrahtete) Logik oder in Zusammenwirkung von festverschalteter Logik und programmierbarer Logik erfolgen.
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Zur zweckgemäßen Funktionalität der in den 2a, 2b und 2c illustrierten Vorrichtungen ist jeweils ein Erfassungsmodul bzw. ein Analog-Digital-Wandler (A/D Wandler) 11 vorgesehen, an den ein Messfühler 15 angeschlossen ist. Der Messfühler 15 bzw. Sensor kann entsprechend vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispielen der illustrierten Vorrichtung zum Beispiel ein Temperaturmessfühler oder ein Fluiddurchfluss-Sensor sein. Erster wird für Heizkostenverteiler (HKV) zum Messen des Wärmeenergieverbrauchs von Heizkörpern eingesetzt, letzterer zur Messung der verbrauchten Warm- oder Kalt-Wassermenge. Der A/D Wandler 11 setzt von dem Messfühler 15 ausgegebene analoge Signals in vorbestimmter Genauigkeit (Auflösung) in digitale Signale bzw. digitale Darstellungen der Signale um, die anschließend von der zentralen Logik, wenn erforderlich, verarbeitet und einem Speicher zur Speicherung zugeführt werden.
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Der funktionsgemäße Betrieb kann ferner ein Zeitsteuerungsmodul bzw. eine Uhr 14 erfordern. Signale des Zeitsteuermoduls 14 können beispielsweise einerseits für einen getakteten Betrieb der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung, insbesondere deren Wandler 11 bzw. deren zentralen Logik 10, eingesetzt werden und andererseits für die zumindest teilweise Aktivierung bzw. Abschaltung von einer oder mehreren Komponenten der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung zur Minimierung des Energieverbrauchs der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung. Zur Speisung der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung ist typischerweise eine autonome Stromversorgung (SV) 13 vorgesehen, wie zum Beispiel eine Batterie oder ein Akkumulator, die beide lediglich eine begrenzte Energiemenge bereitstellen können. Die Minimierung des Energieverbrauchs (Stromverbrauchs) und somit ein wirtschaftlich vorteilhafter und langlebiger Betrieb der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung kann sowohl mittels der vorstehend beschriebenen Taktung der Komponenten als auch durch selektive Inbetriebnahme erforderlicher Komponenten erreicht werden.
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Der zentralen Steuerlogik 10 ist in der ersten Ausführungsform gemäß 2a ein Speicher 12 zugeordnet, der dazu dient, zumindest erfasste Verbrauchsdaten und eventuell Programmcode für die programmierbare Logik 10 zu speichern. Der Speicher 12 ist bevorzugt als re-programmierbarer, nicht-flüchtiger Speicher 12 ausgeführt, dessen Speicherkapazität, wenn erforderlich bzw. wenn möglich, durch Zufügung von weiterem Speicher erweitert werden kann. Die nicht-flüchtige Ausführung des Speichers gewährleistet Konsistenz der gespeicherten Daten, ohne dass eine vorwährende Stromversorgung notwendig ist. Ergänzend könnte ein Backup-Speicher zur Spiegelung der in Speicher 12 gespeicherten Daten vorgesehen sein, um die Gefahr von Datenverlust durch einen Defekt des Speichers zu vermindern und eine Datenrekonstruktion zu ermöglichen.
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Als (drahtlose) Schnittstelle zum Abrufen bzw. Übertragen der erfassten Verbrauchsdaten der Vorrichtung steht schließlich eine Funkschnittstelle in Form eines der Vorrichtung zugeordneten RFID-Transponders 20 zur Verfügung. Dieser RFID-Transponder 20 kann in die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung integriert, an diese angeschlossen oder in irgendeiner anderen Weise mit dieser gekoppelt sein. Damit die erfassten Verbrauchsdaten mittels des RFID-Transponders 20 übertragen werden können, müssen diese Daten dem RFID-Transponder 20 insbesondere durch die zentrale Steuerlogik 10 zur Verfügung gestellt werden.
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Die zentrale Steuerlogik 10 ist bevorzugt dazu angepasst, die zu übertragenden Verbrauchsdaten in einem für die Transponder-Logik 22 zugreifbaren Speicher 12 abzulegen. Die der Transponder-Logik 22 bereitgestellten Daten können in der vorstehend beschriebenen Weise mit Hilfe einer RFID-Leser-Vorrichtung für die weitere Sammelspeicherung bzw. Verarbeitung abgerufen werden. Der der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung zugeordnete RFID-Transponder 20 kann gemäß einem der vorstehend beschriebenen Typen ausgebildet sein, d. h. insbesondere als passiver oder aktiver RFID-Transponder.
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Im Hinblick auf die Ausführung des Speichers 12 bzw. Transponder-Speichers 21 sind verschiedene Ausführungsformen realisierbar. Unter Bezugnahme auf die in 2a illustrierte Ausführungsform kann der Speicher 12 als Backup-Speicher für die erfassten Verbrauchsdaten dienen und, wenn erforderlich, als Speicher für den Programmcode für die programmierbare Logik 10, während die Verbrauchdaten oder zumindest ein Teil der Verbrauchdaten von der zentralen Logik 10 ebenfalls in dem Transponder-Speicher 21 abgelegt werden.
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In der zweiten Ausführungsform entsprechend 2b ist beispielsweise kein separater Speicher 12 vorgesehen. Die durch die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung bzw. das Erfassungsmodul 11 mit Messfühler 15 erfassten Verbrauchsdaten werden in dieser Ausführungsform unmittelbar in dem Transponder-Speicher 21 des RFID-Transponders 20 abgelegt.
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In der dritten Ausführungsform gemäß 2c sind alle Merkmale der ersten Ausführungsform von 2a enthalten. Zusätzlich ist die CPU mit einem ISM Band-Sender 16 verbunden, der geeignet ist, vorhandene Verbrauchsdaten über das ISM Band an einen entsprechenden Empfänger zu senden, z. B. einen Datensammler. Dabei leitet die auf der RFID-Transponder-Technologie basierende Schnittstelle 20 die aus dem umgebenden Funkfeld stammenden Anforderungen an die CPU 10 weiter und veranlasst diese zur Übertragung der Verbrauchsdaten im ISM-Band durch den Sender 16. Damit ist ein technisch einfaches Übertragungsverfahren gewährleistet.
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Eine weitere Ausführungsform der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung kann zum Beispiel einen Speicher 12 vorsehen, der als Programmcode-Speicher zur Speicherung von Programmcode (Software) für den Betrieb der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung dient, während die erfassten Verbrauchsdaten unmittelbar in dem Transponder-Speicher 21 des RFID-Transponders 20 abgelegt werden. Ferner ist es im Rahmen einer weiteren alternativen Ausführungsform möglich, dass der Transponder-Speicher 21 und der Speicher 12 als gemeinsamer Speicher ausgeführt sind, auf den sowohl die Transponder-Logik 22 als auch die zentrale Steuerlogik 10 Zugriff haben. Der gemeinsame Speicher könnte zum Beispiel in einen oder mehrere Speicherbereiche aufgeteilt sein, auf die entweder nur die Transponder-Logik 22 oder die zentrale Steuerlogik 10 Zugriff haben. Ein oder mehrere weitere Speicherbereiche des gemeinsamen Speichers sind durch die zentrale Steuerlogik 10 und eventuell durch die Transponder-Logik 22 konfigurierbar, so dass erfasste Verbrauchsdaten abgelegt werden können, die zur drahtlosen Übertragung mittels des integrierten RFID-Transponders 20 bereit stehen. Die Konfigurierbarkeit eines Speichers bzw. eines Speicherbereichs kann zumindest ein Schreiben, Modifizieren und/oder Löschen von Daten umfassen.
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Wie vorstehend beschrieben könnte der RFID-Transponder 20 als aktiver oder passiver Typ ausgeführt sein. Im Falle eines aktiven RFID-Transponders 20 könnte eine Transpondereigene Stromquelle, wie zum Beispiel die Stromversorgung 23, und/oder die Stromversorgung (SV) 13 der Vorrichtung verwendet werden. Zusätzlich könnte ebenso ein Transponder-Mischtyp realisierbar sein. Das heißt, der RFID-Transponder 20 könnte in Analogie zu dem passiven Typ mittels eines elektromagnetischen Erregungs- bzw. Aktivierungssignals ausgestaltet sein, dessen Energie zumindest teilweise in den RFID-Transponder 20 zu dessen Energieversorgung eingekoppelt wird. Die Einkopplung der Energie aktiviert den RFID-Transponder 20. Der anschließende Sendevorgang, der durch das Aktivierungssignal instruiert wird, kann anschließend in Analogie zu dem aktiven Typ erfolgen, so dass die für die drahtlose Übertragung notwendige Energie von einer Stromversorgung, zum Beispiel einer Transponder-eigenen Stromversorgung 25 bzw. der Stromversorgung 13 der Vorrichtung, bereitgestellt wird. Der Mischtyp vereint so die Vorteile des passiven Typs, der energieversorgungslos betreibbar ist, und des aktiven Typs, der typischerweise eine höhere Datenrate erreicht, eine höhere Übertragungsreichweite aufweist und größere Datenmengen übertragen kann.
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Die erfassten Verbrauchdaten sind vorteilhafterweise in Form von strukturierten Datenpakete in dem Speicher und/oder für die drahtlose Übertragung organisiert. Derartige Datenpakete weisen beispielsweise zwei Abschnitte auf, nämlich einen Datenkopf und einen Nutzdatenbereich. Der Datenkopf enthält in dieser nicht-beschränkenden Ausführungsform drei Bereiche, die ein Kennungs- bzw. Identifizierungsfeld, ein Zeitstempelfeld und ein Informationsfeld umfassen. Der Nutzdatenbereich oder das Nutzdatenfeld enthält die erfassten Verbrauchsdaten. Sie werden in dem dafür vorgesehenen Speicher wie zum Beispiel Speicher 12 oder Transponder-Speicher 21 abgelegt und können, falls gewünscht, weiterverarbeitet werden. Die Daten werden bevorzugt mit Hilfe einer Verschlüsselungseinheit verschlüsselt, so dass Unbefugte keinen Datenmissbrauch betreiben können und/oder dass die Integrität und Authentizität der Verbrauchsdaten gewährleistet ist und gegebenenfalls geprüft werden kann. Die Länge der Daten kann variabel gestaltet werden, demzufolge wird eine uneingeschränkte Nutzung des Nutzdatenbereiches erreicht.
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Die Länge der Nutzdaten kann beispielsweise im Informationsfeld mitgeteilt werden. Das Kennungs- bzw. Identifizierungsfeld kann eine Kennung bzw. einen Identifizierungscode enthalten, der vorzugsweise geeignet ist, die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung gegenüber anderen zu unterscheiden. Dementsprechend können die erfassten Verbrauchsdaten eindeutig einer Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung zugeordnet werden. Die Kennung kann zum Beispiel in einem der Speicher abgelegt werden oder es kann die Kennung des RFID-Transponders verwendet werden. Das Zeitstempelfeld erhält zeitliche Angaben wie zum Beispiel Datum und Uhrzeit der Erfassung. Derartige Zeitstempel-Information können beispielshalber für statistische Zwecke verwendet werden, auch ist eine zeitliche Sortierung und Zuordnung der Datenpakete möglich. Neben der Länge an Nutzdaten kann das Informationsfeld ebenfalls liegenschaftsspezifische Informationen enthalten. Bevorzugt sind Daten wie zum Beispiel eine Größe von beheizten Räumen, eine Bezeichnung der Räume, eine Adresse der Liegenschaft oder zusätzliche Informationen betreffend das Dienstleistungsunternehmen. Außerdem muss jedes Datenpaket einer bestimmten Wärmequelle zugeordnet werden. Dies kann durch zusätzliche Angaben im Informationsfeld oder aber durch die Identifizierung mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Kennung geschehen.
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In einem typischen Anwendungsfall kann zum Beispiel eine mit der Ablesung beauftragte Person eine mobile Datensammmelvorrichtung mit sich führen, die mit einen RFID-Leser bzw. RFID-Leser-Vorrichtung gekoppelt ist, d. h. der RFID-Leser kann integriert oder als externe gekoppelte Vorrichtung ausgebildet sein. Mit Hilfe dieser mobile Datensammmelvorrichtung ist die mit der Ablesung beauftragte Person in der Lage, die von der Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung erfassten und gespeicherten Verbrauchsdaten auszulesen. Der Auslesevorgang ist vorstehend ausführlich beschrieben. Die Auslesung kann jederzeit erfolgen, da die Datenübertragung durch den RFID-Leser der mobilen Datensammelvorrichtung ausgelöst wird. Vorteilhafterweise sind die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen mit RFID-Transponder-Technologie vom passiven Typ versehen, so dass die für die Ablesung notwendige Energie von der mobilen Datensammelvorrichtung bereitgestellt wird. Die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen können daher wirtschaftlich vorteilhaft und langlebig ausgebildet werden.
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Unter Bezug auf die 3a, 3b und 3c sind Blockdiagramme von Ausführungen einer zweiten Vorrichtung bzw. Komponenten davon dargestellt (nicht Teil der Erfindung). Die illustrierte Vorrichtung kann als Datensammler zur Datenzwischenspeicherung von Verbrauchsdaten dienen, die mit Hilfe von Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen bzw. Verbrauchskostenerfassungs-Vorrichtungen ermittelt wurden. Eine spezielle Ausbildung eines derartigen Datensammlers ist ein Datensammler für Heizkostenverteiler (HKV), der die von einer Vielzahl an Heizkostenverteilern erfassten Daten zentral speichert und so eine schnelle Ablesung der erfassten Daten ermöglicht.
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3a illustrieren zunächst die prinzipiellen Komponenten eines derartigen Datensammlers. Wie vorstehend beschrieben dient der Datensammler zur Sammelspeicherung bzw. Sammelzwischenspeicherung von Verbrauchsdaten, die von einer Vielzahl an Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen erfasst werden. Die Sammelspeicherung bzw. Sammelzwischenspeicherung dient primär einer effizienten Abfrage der Verbrauchsdaten zur Weiterverarbeitung bzw. Übersendung an einen entsprechenden Dienstleister für die Weiterverarbeitung. Entsprechend dieser Funktionalität umfasst die Vorrichtung in der Ausführung gemäß 3a eine zentrale Steuerlogik 10, die beispielsweise in Form eines programmierbaren Mikroprozessors, eines programmierbaren Mikrocontrollers und/oder als festverschaltete Logik implementiert ist. Bevorzugt kann die programmierbare zentrale Logik 10 Programmcode-Anweisungen ausführen. Die zentrale Steuerlogik 10 gewährleistet die Steuerung des Betriebs der Vorrichtung mit ihren jeweiligen Komponenten.
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Zur zweckgemäßen Funktionalität der in den 2a und 2b illustrierten Vorrichtungen ist jeweils ein Einlese-Modul 30 und ein Auslese-Modul 40 vorgesehen. Das Einlese-Modul 30 ist implementiert und angepasst, die Verbrauchdaten einer Vielzahl an Verbrauchdatenerfassungs-Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art oder einer alternativen (herkömmlichen) Ausführung zu empfangen. Bevorzugt werden die Verbrauchsdaten über eine Funkschnittstelle empfangen. Das Auslese-Modul 40 ist implementiert und angepasst, die von dem Datensammler gesammelten und zwischengespeicherten Verbrauchdaten über eine Auslese-Modul spezifische Schnittstelle zur externen Übertragung, Speicherung und/oder Weiterverarbeitung bereitzustellen. Mögliche Ausführungen des Einlese-Moduls 30 und des Auslese-Moduls 40 werden unter Bezugnahme auf 3b detaillierter dargestellt.
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Der funktionsgemäße Betrieb kann ferner ein Zeitsteuerungsmodul bzw. eine Uhr 14 erfordern. Signale des Zeitsteuermoduls 14 können beispielsweise einerseits für einen getakteten Betrieb des Datensammlers, insbesondere dessen Einlese- und/oder Auslese-Moduls 30 und 40 bzw. dessen zentralen Logik 10, eingesetzt werden und andererseits für die zumindest teilweise Aktivierung bzw. Abschaltung von einer oder mehreren Komponenten des Datensammlers zur Minimierung seines Energieverbrauchs. Das Zeitsteuerungsmodul kann insbesondere dazu vorgesehen sein, die Einlese- bzw. Auslese-Module 30 und 40 gemäß eines vorbestimmten Zeitplans zu Aktivieren und Deaktivieren.
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Zur Stromspeisung des Datensammlers kann zum Beispiel eine autonome Stromversorgung (SV) 13 wie zum Beispiel eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen sein, die lediglich eine begrenzte Energiemenge bereitstellen kann, oder einen Anschluss an das Stromversorgungsnetz eingesetzt werden. Bei einer autonome Stromversorgung (SV) 13, die bevorzugt vorgesehen ist, da Anschlüsse an das Stromnetz oftmals nur mit Problemen bereitgestellt werden können, ist die Minimierung des Energieverbrauchs (Stromverbrauchs) anzustreben um einen wirtschaftlich vorteilhaften und langlebigen Betrieb des Datensammlers realisieren zu können. Derartige Minimierungen des Energieverbrauchs sind sowohl mittels der vorstehend beschriebenen Taktung der Komponenten als auch durch selektive Inbetriebnahme erforderlicher Komponenten zu erreichen.
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Der zentralen Steuerlogik 10 ist ein Speicher 12 für die Zwischenspeicherung der Verbrauchsdaten zugeordnet, der geeignet ist, um die gesammelten Verbrauchsdaten und eventuell Programmcode für die programmierbare Logik 10 zu speichern. Der Speicher 12 ist bevorzugt als programmierbarer, nicht-flüchtiger Speicher 12 ausgeführt, dessen Speicherkapazität, wenn erforderlich bzw. wenn ermöglicht, durch Zufügung von weiterem Speicher erweitert werden kann. Die nicht-flüchtige Ausführung des Speichers gewährleistet Konsistenz der gespeicherten Daten, ohne dass eine vorwährende Stromversorgung notwendig ist. Ergänzend könnte ein Backup-Speicher zur Spiegelung der in Speicher 12 gespeicherten Daten vorgesehen sein, um die Gefahr von Datenverlust durch einen Defekt des Speichers zu vermindern und eine Datenrekonstruktion zu ermöglichen.
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Bezug nehmend auf 3b sollen nun mögliche Einlese- und Auslese-Module, die sich für Ausführungen des Datensammlers eignen, in einer nicht-abschließenden Darstellung illustriert werden (nicht Teil der Erfindung).
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Auf der Seite des Auslese-Moduls 40 kommen insbesondere ein RFID-Transponder 41, eine weitreichweitiges Funk-Schnittstelle 42 für drahtlose Datenübermittlung via zum Beispiel zelluläre Datenkommunikationssysteme (GSM/GPRS, UMTS etc.) oder andere digitale Datenkommunikationssysteme (TETRA), ein Funk-Schnittstelle für lokale drahtlose Datenkommunikation via zum Beispiel WLAN, Bluetooth, ISM-Band Kommunikation etc., eine Schnittstelle 43 für drahtgebundene Datenkommunikationssysteme wie zum Beispiel ein CAN-Bus, M-Bus (und vergleichbare Busse), LAN, Telefonnetzwerke, und ein Infrarot-Schnittstelle in Frage.
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Auf der Seite des Einlese-Moduls 30 sind insbesondere eine herkömmlicher Funk-Schnittstelle 31 für lokale drahtlose Datenkommunikation via ISM-Band und eine Funk-Schnittstelle 32 basierend auf RFID-Technologie zum Auslesen von Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen mit RFID-Transpondern zu nennen. Die auf RFID-Technologie basierende Funk-Schnittstelle 31 ist bevorzugt ein RFID-Leser bzw. eine RFID-Leser-Vorrichtung, die angepasst ist Daten von RFID-Transponder, die in Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen zur drahtlosen Datenabfrage vorgesehen sind, abzurufen.
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Der Datensammler ist mit einer auf RFID-Technologie basierenden Schnittstelle zum Dateneinlesen und/oder Datenauslesen vorgesehen. Das heißt, der Datensammler kann ein Auslese-Modul 40 umfassen, das die Funktionalität eines RFID-Transponders aufweist. Ein derartiges Auslese-Modul 40 kann in Analogie zur im Rahmen der erfindungsgemäßen Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung dargestellten Implementierung erfolgen. Daher soll hier auf die vorstehende Beschreibung verweisen werden, um deren Wiederholung zu vermeiden.
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Ebenso kann der Datensammler ein Einlese-Modul 30 umfassen, das die Funktionalität eines RFID-Lesers aufweist. Die Funktion eines RFID-Lesers bzw. einer RFID-Leser-Vorrichtung ist vorstehend unter Bezug auf 1 dargestellt.
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Eine weitere Ausführung des Datensammlers ist in 3c dargestellt. Diese Ausführung sieht eine gemeinsame Daten-Einlese- und Auslese-Schnittstelle 50 vor, die in Alternative zu den vorstehend beschriebenen Einlese- und Auslese-Modulen 30 und 40 integriert ist. Die Daten-Einlese- und Auslese-Schnittstelle 50 basiert bevorzugt auf RFID-Technologie, d. h. die Daten-Einlese- und Auslese-Schnittstelle 50 ist als bidirektionale RFID-Schnittstelle ausgeführt. Wie vorstehend beschrieben sind insbesondere RFID-Leser bzw. RFID-Lese-Vorrichtungen verfügbar, die einerseits mit RFID-Transponder kommunizieren können und andererseits in der Lage sind, mit entsprechenden anderen RFID-Lesern Daten auszutauschen.
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Als Implementation kommt z. B. der Nahfeldkommunikationsstandard (NFC) nach ECMA-340 in Frage. Eine derartige bidirektionale auf RFID-Technologie basierende Schnittstelle 50 kann somit sowohl für die mit einer auf RFID-Leser-Technologie basierenden Schnittstelle versehenen Verbrauchdatenerfassungs-Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art auslesen als auch als eine auf RFID-Transponder-Technologie basierenden Schnittstelle bereitstellen. Das heißt, dass zum Beispiel die vorstehend beschriebene mit der Auslesung beauftragte Person mit der mobile Datensammelvorrichtung (mit RFID-Leser) die in dem Datensammler gesammelten und gespeicherten Verbrauchsdaten von einer Vielzahl an Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung auslesen kann. Anhand von letzterem Beispiel erkennt der Leser, dass die mobile Datensammelvorrichtung (mit RFID-Leser) sowohl für das unmittelbare Ablesen von Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtungen als auch von Datensammlern verwendbar wäre.
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Die erfassten Verbrauchdaten sind vorteilhafterweise wie vorstehend beschrieben in Form von strukturierten Datenpakete in dem Speicher und/oder für die drahtlose Übertragung organisiert. Derartige Datenpakete weisen beispielsweise zwei Abschnitte auf, nämlich einen Datenkopf und einen Nutzdatenbereich. Der Datenkopf enthält in dieser nicht-beschränkenden Ausführungsform drei Bereiche, die ein Kennungs- bzw. Identifizierungsfeld, ein Zeitstempelfeld und ein Informationsfeld umfassen. Der Nutzdatenbereich oder das Nutzdatenfeld enthält die erfassten Verbrauchsdaten. Das Kennungsfeld, das bevorzugt eine für eine Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung spezifische Kennung umfasst, kann mit einer zusätzlichen Datensammler spezifischen Kennung versehend werden.
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Ebenso ist es möglich, die Verbrauchdaten umfassende Datenpakete jeweils in das Nutzdatenfeld von Datensammler spezifischen Datenpaketen einzubetten und den Datenkopf der Datensammler spezifischen Datenpaketen, der beispielsweise in Analogie ein Kennungs- bzw. Identifizierungsfeld, ein Zeitstempelfeld und ein Informationsfeld umfassen. Diese Felder des Datenkopfs eines Datensammlers spezifischen Datenpakets werden von dem Datensammler entsprechend konfiguriert. Insbesondere kann eine für den Datensammler spezifische Kennung in dem Kennungsfeld vorgesehen sein, so dass neben der für die Verbrauchsdatenerfassungs-Vorrichtung spezifischen Kennung eine für den Datensammler spezifische Kennung verfügbar ist.
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Es soll bemerkt werden, dass in Abhängigkeit von der Ausführung der zentralen Steuerlogik 10, in Ausführungen des Datensammlers weitere Funktionen realisiert werden können. So könnte eine Vorverarbeitung der vom Datensammler gespeicherten Verbrauchsdaten erfolgen. Die Funktionsweise des Datensammlers könnte (fern-)konfigurierbar sein, eine Funktionsprüfung (Selbsttest), etc zu ermöglichen.
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Der primäre Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den ausgeführten Ausführungsformen ist eine verbesserte Energieeffizienz, so dass die Belastung der in den Vorrichtungen vorgesehene Stromversorgung im Vergleich zu bekannten Technologien und Ausführungen minimiert werden kann.
