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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eichrelevanter Daten
zwischen einer Übertragungseinheit
und einer Kontrolleinheit.
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Bei
Tanklagen oder Terminals in der Öl-
und Gasindustrie ist ein zuverlässiges
und exaktes Bestandsmanagement von großer Bedeutung. Die Füllstände einzelner
Lagertanks werden dabei mit verschiedenen Sensoren am jeweiligen
Tank erfasst und meist in einer lokalen Kontrolleinheit in eichrelevante Daten
(z. B. Füllstände oder
Abfüllmengen)
mit Hilfe eines Eichanwendungsprogramms umgerechnet. Die Kommunikation
zwischen den Sensoren und der lokalen Kontrolleinheit erfolgt nach
verschiedenen Industriestandards (z. B. Modbus) oder nach einer
proprietären
Lösung
(z. B. Whessomatic WM550, Varec Mark/Space, Sakura V1). In der Regel
werden die Daten von einer in der Nähe des Tanks befindlichen Übertragungseinheit,
die mit der lokalen Kontrolleinheit identisch oder dieser zugeordnet
ist, an eine Kontrolleinheit zur Fernüberwachung weitergeleitet. Diese
zentrale Kontrolleinheit kann sich zum Beispiel in der Warte der
Tankanlage befinden.
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Die
erzeugten eichrelevanten Daten müssen von
der Übertragungseinheit
manipulationssicher und zuverlässig
an die Kontrolleinheit übertragen werden.
Bei bisherigen eichrelevanten Anwendungen ist Voraussetzung, dass
alle beteiligten Komponenten, die eichrelevante Daten erzeugen, übertragen
bzw. darstellen, eichamtlich zugelassen werden müssen. Dies bedeutet insbesondere,
dass auch Visualisierungsprogramme, die zur Darstellung der eichrelevanten
Daten in zentralen Kontrolleinheiten dienen, zugelassen werden müssen. Bei
jeder Softwareänderung
eines Visualisierungsprogramms ist eine entsprechende Zertifizierung
durch eine Eichbehörde
notwendig. Diese Vorgehensweise ist zum einen zeitaufwendig und
zum anderen auch teuer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Übertragen eichrelevanter Daten
zwischen einer Übertragungseinheit
und eine zentralen Kontrolleinheit anzugeben, das die oben genannten Nachteile
nicht aufweist, das insbesondere einfach durchführbar und ohne großen Aufwand
im Hinblick auf eine Zertifizierung bzw. die Abnahme durch eine Eichbehörde ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch folgende im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale.
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Verfahren
zum Übertragen
eichrelevanter Daten zwischen einer Übertragungseinheit und einer zentralen
Kontrolleinheit gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritten:
- – Parametrierung
eines in der Übertragungseinheit
ablaufenden Eichanwendungsprogramms (Fieldgate)
- – Versiegelung
der Übertragungseinheit,
so dass Parameteränderungen
an dem Eichanwendungsprogramm nicht mehr vorgenommen werden können
- – Erzeugung
von eichrelevanten Daten mit Hilfe des Eichanwendungsprogramms
- – Speichern
der eichrelevanten Daten in einem Datenspeicher der Übertragungseinheit
- – Übertragen
eines Visualisierungsprogramms, das dem Eichanwendungsprogramm zugeordnet ist,
von der Übertragungseinheit
in die Kontrolleinheit
- – Ausführen des
Visualisierungsprogramms in der zentralen Kontrolleinheit, wobei
eine Verbindung zum Datenspeicher der Übertragungseinheit hergestellt
wird und die entsprechenden eichrelevanten Daten aus dem Datenspeicher
abgerufen werden.
- – Darstellung
der eichrelevanten Daten an der Kontrolleinheit.
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Die
wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Komponente, in
der die eichrelevanten Daten mit Hilfe eines Eichanwendungsprogramms
erzeugt bzw. bereitgestellt werden, zu versiegeln, so dass Parameteränderungen
an dem Eichanwendungsprogramm nicht mehr durchgeführt werden können, wobei
dem Eichanwendungsprogramm ein Visualisierungsprogramm zugeordnet
ist, das von der Übertragungseinheit
an die Kontrolleinheit übertragen
wird. Erst nach der vollständigen Übertragung kann
das Visualisierungsprogramm ausgeführt werden. Zur Datenübertragung
wird mit Hilfe des Visualisierungsprogramms eine Verbindung zu einem
Datenspeicher in der Übertragungseinheit
hergestellt, aus dem die eichrelevanten Daten ausgelesen werden.
Anschließend
können
die Daten an der zentralen Kontrolleinheit dargestellt werden.
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Durch
diese Verfahrensschritte ist eine manipulationssichere Übertragung
von eichrelevanten Daten zwischen einer Übertragungseinheit und einer zentralen
Kontrolleinheit möglich.
Manipulationen der Daten auf Seiten der zentralen Kontrolleinheit
sind nicht bzw. nur eingeschränkt,
d. h. unter Umgehung von Eichvorschriften, möglich. Nicht ein auf der zentralen
Kontrolleinheit installiertes Programm bestimmt die Darstellung
von eichrelevanten Daten, sondern ein von der Übertragungseinheit bereitgestelltes
Visualisierungsprogramm, das lediglich in der zentralen Kontrolleinheit
ausgeführt
wird.
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Vorteilhafte
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
typische Tankanwendung mit einem Lagertank;
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2:
Softwarearchitektur für
die Datenübertragung.
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1 zeigt
eine typische Tankanwendung mit einem Lagertank T, an dem mehrere
Sensoren S1, S2, S3 und S4, die z. B. von der Fa. Endress+Hauser
bezogen werden können,
vorgesehen sind. Der Sensor S4 ist Füllstandsmessgerät (Radar, Ultraschall,
Servo o. ä.).
Die beiden Sensoren S1 und S2 sind Drucksensoren. Der Sensor S3
misst die Temperatur. Diese Sensoren sind über eine Kommunikationsverbindung
(z. B. einen Modbus) mit einer Übertragungseinheit
G, die als Gateway zwischen dem Feldbus FB und einer übergeordneten
Kommunikationsverbindung dient, verbunden. Bei der Kommunikationsverbindung
kann es sich zum Beispiel um ein Kommunikationsnetzwerk KN, das
auf Ethernet TCP/IP aufbaut (LAN oder Internet), handeln. Als Übertragungseinheit
G kann z. B. das Produkt FieldGate der Fa. Endress+Hauser® eingesetzt
werden.
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An
das Kommunikationsnetzwerk KN ist eine Kontrolleinheit WS1 angeschlossen,
die zum Beispiel als Arbeitsplatzrechner (Workstation) ausgebildet sein
kann.
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2 zeigt
die Softwarearchitektur für
die Datenübertragung
auf der das erfindungsgemäße Verfahren
aufbaut. Auf der zentralen Kontrolleinheit WS1 läuft ein Internet Browser IB,
der bereits die HTML-Seite H1 von der Übertragungseinheit G geladen
hat. Die HTML-Seite umfasst mehrer Java-Applets JA1,
.., JAn+1, die automatisch ausgeführt werden und
die jeweils einem Tank bzw. einer Tankinformation zugeordnet sind. 3 zeigt
wie die Informationen zu einem speziellen Tank T mit dem Namen Tank-1
an der zentralen Kontrolleinheit WS1 für den Anwender visualisiert
werden. Alle mit # gekennzeichneten Daten (Informationen) sind eichrelevante Daten.
Diese eichrelevanten Daten werden mit den entsprechenden Java-Applets JA1–JA4 von der Übertragungseinheit G abgerufen
und regelmäßig aktualisiert
und dargestellt.
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In
der Übertragungseinheit
G ist ein Web-Server WS installiert, der einem Client (z. B. Kontrolleinheit
WS1) verschiedene HTML-Seiten zur Verfügung stellt. Eine in der Übertragungseinheit
gespeicherte HTML-Seite ist die Seite H1. Neben dem Web-Server WS
ist in der Übertragungseinheit
G ein Daten-Server
DS vorhanden, in dem u. a. die eichrelevanten Daten gespeichert
werden.
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Diese
Daten werden von einem Eichanendungsprogramm EP erzeugt, das über verschieden weitere
nicht näher
erläuterte
Programmkomponenten, Messwerte von den verschiedenen Sensoren erhält bzw.
abruft. Eine der Programmkomponenten ermöglicht eine Kommunikation zu
den Sensoren über den
Feldbus. Die Kommunikation zwischen dem Web-Server WS und dem Internet-Browser
IB erfolgt über
den TCP Socket Port 80. Die Kommunikation zwischen den/dem Java-Applet(s)
erfolgt z. B. über einen
anderen TCP Socket.
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Nachfolgend
ist das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert. Die
Daten der einzelnen Sensoren S1 bis S4 werden über den Feldbus FB an die Übertragungseinheit
G übertragen.
Gegebenenfalls müssen
die Sensoren für
den eichpflichtigen Verkehr zugelassen sein, d. h. nach der Kontrolle
durch den Eichbeamten, können
alle Geräteeinstellungen über einen
plombierten Eichschutzschalter gesichert werden, der sowohl eine
Manipulation an der Elektronik des Gerätes als auch eine Veränderung
der Software im Gerät
verhindert. Ein solcher Eichschutzschalter ist z. B. beim Micropilot
S der Fa. Endress+Hauser vorgesehen.
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In
der Übertragungseinheit
G wird ein Eichanwendungsprogramm EP ausgeführt, das aus den Messwerten
der Sensoren den exakten Füllstand
im Lagertank T ermittelt. Bei großen Lagertanks muss dabei u.
a. die Verformung der Tankhülle
aufgrund des Füllstandes
berücksichtigt
werden. Der Füllstandswert,
bzw. die Abgabemenge wird entweder in Millimeter, Meter, bzw. in
Liter oder Gallons o. ä.
angegeben.
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Der
berechnete Füllstandswert
wird in einem Datenspeicher DS abgelegt.
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Bei
der Inbetriebnahme einer Tankanlage muss das Eichanwendungsprogramm
EP parametriert werden.
- – Die eichrelevanten Tankparameter
werden bei der Konfiguration der Übertragungseinheit (über HTML
Seiten) eingegeben. Dabei werden verschiedene Parameter wie Tankgeometrie,
die Temperaturabhängigkeit
der Dichte der Tankflüssigkeit
etc. eingegeben (Verfahrensschritt A).
- – Die Übertragungseinheit
wird durch einen Schalter versiegelt Nachdem das Eichanwendungsprogramm
EP parametriert worden ist, wird die Übertragungseinheit G von einer
Eichbehörde als
korrekt abgenommen und versiegelt (Verfahrensschritt B). Diese Versiegelung
kann zum Beispiel mittels einer Plombe, einen Eichschalter, der durch
ein Siegel geschützt
wird oder auch durch andere Maßnahmen
erfolgen. Durch entsprechende Softwareschutzmaßnahmen in der Übertragungseinheit
sind nach der Versiegelung in jedem Fall keine Parameteränderungen
an dem Eichanwendungsprogramm EP mehr möglich, d. h. HTML Seiten, die
eichrelevante Konfigurationsänderungen
erlauben, sind nach Versiegelung nicht mehr zugreifbar
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Die
eichrelevanten Daten werden mit dem Eichanwendungsprogramm EP gewonnen
(Verfahrensschritt C) und in einem Datenspeicher DS abgespeichert
(Verfahrensschritt D).
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Zum
Abrufen der eichrelevanten Daten wird auf der Seite der zentralen
Kontrolleinheit WS1 ein Internet Browser (z. B. Internet Explorer
Fa. Microsoft oder Netscape Navigator Fa. Netscape) mit einer integrierten
Java Virtual Machine gestartet, der nicht versiegelt ist. Über eine
Ethernetverbindung (lokales Netzwerk LAN oder Internet) zwischen
zentraler Kontrolleinheit WS1 und Übertragungseinheit G wird eine in
der Übertragungseinheit
G gespeicherte HTML-Seite H1 aufgerufen. In dieser HTML-Seite H1 ist
mindestens ein Java-Applet JA als Visualisierungsprogramm integriert.
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Das
Visualisierungsprogramm, das Teil des Eichanwendungsprogramms EP
ist oder in dieses integriert ist, d. h. es ist dem Eichanwendungsprogramm
EP zugeordnet, wird zusammen mit der HTML-Seite H1 von der Übertragungseinheit
G in die Kontrolleinheit WS1 übertragen
(Verfahrensschritt D).
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Nach
der Übertragung
wird das Java-Applets in der zentralen Kontrolleinheit WS1 ausgeführt. Dabei
wird vom Java-Applet eine Verbindung zum Datenspeicher DS in der Übertragungseinheit
G hergestellt und die entsprechenden eichrelevanten Daten werden
ausgelesen (Verfahrensschritt F).
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Anschließend können die
eichrelevanten Daten am Bildschirm der zentralen Kontrolleinheit
WS1 dargestellt werden. Neben der Darstellung der eichrelevanten
Daten können
z. B. auch entsprechende Abrechnungsbelege ausgedruckt werden.
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Die
wesentlichen Vorteile der Erfindung sind folgende:
Es müssen nur
noch die Komponenten einer Tankanwendung versiegelt werden, die
die eichrelevanten Daten generieren bzw. bereitstellen.
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Rechnereinheiten
(Arbeitsplatzrechner) mit einen Browser können geeichte Daten darstellen, ohne
dass diese Rechnereinheiten versiegelt sein müssen.
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Die
Visualisierung erfolgt mit Hilfe eines Visualisierungsprogramms,
das aus der versiegelten Komponente (Übertragungseinheit G) stammt.
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Handelt
es sich bei dem Visualisierungsprogramm um ein Java-Applet, so können die
eichrelevanten Daten von jedem Internet Browser aus über eine
entsprechende Verbindung von der Übertragungskomponente abgerufen
und als geeicht dargestellt werden.
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Es
ist kein Passwort notwendig, um zu gewährleisten dass die eichrelevanten
Daten auch tatsächlich
von der betreffenden Übertragungseinheit stammen.
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Das
Java-Applet ist ein Teil der Anwendungssoftware in der Übertragungseinheit
und kann somit nicht ohne weiters von dieser getrennt werden.
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Das
Java-Applet liegt als Objekt-Code vor und kann so über eine
Checksummen-Prüfung
auf Manipulationen getestet werden.
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Weiterhin
ist eine Registrierung des Java-Applets bei einer Zertifizierungseinrichtung
z. B. die Fa. VeriSign (www.verisign.com) möglich. Damit kann der Anwender
die Authentizität
des Applets an der zentralen Kontrolleinheit prüfen.
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Zusätzlich kann
noch die IP-Adresse der Übertragungseinheit
bei der Authentizitätsprüfung berücksichtigt
werden um das Lesen von geeichten Daten nur von vorher definierten Übertragungseinheiten
zuzulassen. Änderungen
der IP-Adresse der Übertragungseinheit
sind möglich,
erfordern jedoch eine Parameteränderung,
was eine erneute Versiegelung der Übertragungseinheit notwendig
macht.
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Alternativ
zu einem Java-Applet kann auch eine Microsoft ActiveX-Komponente verwendet
werden.