DE102007042445A1

DE102007042445A1 - Anordnung und Verfahren zur Übertragung von Zählerdaten

Info

Publication number: DE102007042445A1
Application number: DE102007042445A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. Völksen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2009033848A2; WO2009033848A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Verbrauchszählerständen, insbesondere Stromzählerständen, an ein Energieversorgungsunternehmen (EVU). Die Anordnung umfasst mindestens zwei Verbrauchszähler, die jeweils über eine Kommunikationseinheit verfügen, welche ein ad-hoc-Funknetzwerk bilden. Einer der Zähler ist darüber hinaus mit dem EVU verbunden. Ausgelesene Zählerdaten werden über das Netz an den mit dem EVU verbundenen Zähler kommuniziert und von dort aus dem EVU zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Funknetzwerk um ein Sensorfunknetzwerk, während die Kommunikationseinheiten Sensorfunknetzeinheiten sind.

Description

Das Auslesen eines Verbrauchszählers, beispielsweise eines Stromzählers, erfolgt in herkömmlicher Weise durch den Kunden des Energieversorgungsunternehmens (EVU) oder durch einen beim EVU angestellten Ableser. Im ersten Fall treten regelmäßig Rundungs- oder Ablesefehler zu Ungunsten des EVU auf, während die Beschäftigung eines Ablesers für das EVU verhältnismäßig kostenintensiv ist.
Alternativ werden intelligente Stromzähler (smart meter) über Powerline Communication mit dem EVU verbunden und können so fernabgefragt werden. Hierbei tritt heutzutage im deregulierten Energiemarkt das Problem auf, dass die Kunden ihren Strom zwar noch vom EVU beziehen, der Verbrauch aber ggf. mit einem virtuellen Energieversorger (vEVU) abgerechnet wird. Der Informationsfluss vom Stromzähler des Kunden zum vEVU kann dann nicht mehr über Powerline Communication erfolgen, da die Powerline zum EVU führt, nicht aber zum vEVU. Dem vEVU stehen demnach die fernabgefragten Verbrauchsdaten zur Rechnungserstellung nicht zur Verfügung.
Diese Kommunikationslücke lässt sich mit Hilfe einer Funkverbindung (z. B. GSM, GPRS, UMTS) vom Zähler zum vEVU schließen. Diese Verbindung funktioniert jedoch nicht dort, wo die mit einer Funkeinheit ausgestatteten Zähler in Räumlichkeiten untergebracht sind, die keinen Funknetzzugang erlauben (z. B. Keller). Darüber hinaus wird der einzelne Verbrauchszähler durch den Einbau einer Funkeinheit unverhältnismäßig teuer.
Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer kostengünstigen Anordnung zur Datenübertragung von einem Datenerfassungsgerät an eine Auswerteeinrichtung.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorgeschlagene Anordnung zur Übertragung von Daten von einem Stromzähler an ein vEVU geht davon aus, dass z. B. in einem Keller eines Mehrparteienhauses mindestens zwei Stromzähler vorhanden sind, die jeweils über eine Kommunikationseinheit verfügen. Nur einer der Stromzähler besitzt zudem ein Fernabfragemodul und ist an eine Funkeinheit angeschlossen, über die eine Verbindung mit dem vEVU hergestellt werden kann. Die Kommunikationseinheiten bauen ein ad-hoc-Funknetzwerk auf und übertragen darüber Datensätze, umfassend zumindest den Zählerstand und die Zählernummer, an denjenigen Stromzähler, der mit dem vEVU verbunden ist, so dass dem vEVU die zur Rechnungserstellung relevanten Daten zur Verfügung stehen.
Erfindungsgemäß ist das Funknetzwerk als Sensorfunknetzwerk ausgebildet, bei dem die typischen Knoten eines Funknetzwerks durch Sensoren bzw. Sensorfunknetzeinheiten gebildet werden, die Daten über das Netz austauschen können. Diese Sensorfunknetzeinheiten bilden die oben beschriebenen Kommunikationseinheiten und sind im Unterschied zu Funkeinheiten typischerweise preisgünstig und weniger aufwändig. Ein derartiges Sensorfunknetzwerk besteht aus mindestens zwei Sensorfunknetzeinheiten und ist ein sich selbst organisierendes ad-hoc-Netzwerk.
Eine Sensorfunknetzeinheit verfügt über ein EPROM zur Speicherung der Anwendung – in diesem Fall das Auslesen des Stromzählerstands und der Zähleridentifikation in Form der Zählernummer – und einen Prozessor zu dessen Ausführung. Weitere sensorfunknetzspezifische Funktionen umfassen die Berechnung und Verwaltung von Routingtabellen, das Routing von Nachrichten und Watchdogs für andere Sensorfunknetzeinheiten. Hinzu kommt ein RAM zum Speichern von Messdaten, Routingtabellen etc. sowie ein Kommunikationsmodul, welches eine kurz reichweitige, drahtlose Kommunikation mit anderen Sensorfunknetzeinheiten zulässt. Die Sensorfunktionalität der Sensorfunknetzeinheiten beschränkt sich auf den Zugriff auf die Schnittstelle des Stromzählers und das einfache Auslesen der relevanten Daten. Darüber hinaus sind Sensorfunknetzeinheiten in der Lage, ad-hoc-Netzwerke aufzubauen und Daten innerhalb des Netzes zu kommunizieren.
Auf die komplizierteren Eigenschaften von Sensorfunknetzwerken wie beispielsweise die Sensorlokalisierung und -synchronisation kann verzichtet werden. Ebenso spielt die Energieverwaltung der Sensorfunknetzeinheiten keine größere Rolle, da diese im vorliegenden Fall direkt mit dem Stromzähler verbunden sind und über diesen versorgt werden.
Die Erfindung lässt sich in gleicher Weise auf die Übertragung von Daten anderer Verbrauchszähler wie etwa Wärme-, Wasser- und Gaszähler anwenden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung.
Dabei zeigt:
1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung zur Übertragung von Daten von einer Vielzahl an Datenerfassungsgeräten an eine Datenauswerteeinrichtung.
Die 1 zeigt ein Mehrparteienhaus 100, in dem vier als intelligente Stromzähler („smart meter") ausgebildete Datenerfassungsgeräte 11–14 mittels Zählern 31–34 den Stromverbrauch der Verbraucher 21–24 erfassen. Die Verbraucher 21–24 repräsentieren dabei sämtliche elektrische Energie konsumierende Geräte der einzelnen Parteien. Der durch die Zähler 31–34 gemessene Stromverbrauch wird in Speichereinrichtungen 41–44 zusammen mit weiteren zählerspezifischen Daten wie z. B. einer eindeutigen Zählernummer, einem Ablesezeitpunkt und ggf. Informationen darüber, dass mehrere Zählerstände vorhanden sind (Haupt- und Nachttarif), in Form von Datensätzen D1–D4 hinterlegt.
Die Stromzähler 11–14 sind mit jeweils einer Kommunikationseinheit 51–54 verbunden, die in das Gehäuse des Stromzählers 11–14 integriert oder aber, wie in der 1 dargestellt, mit einem eigenen Gehäuse ausgestattet sein können. Die Verbindung zwischen dem Stromzähler 11–14 und der Kommunikationseinheit 51–54 erfolgt in der Regel kabelgebunden, kann aber auch über Funk realisiert werden. Die Kommunikationseinheiten 51–54 können auf die ihnen zugeordneten Speichereinrichtungen 41–44 zugreifen, um die dort hinterlegten Datensätze D1–D4, insbesondere den gemessenen Stromverbrauch und die den Stromzähler 11–14 kennzeichnende Zählernummer, auszulesen.
Darüber hinaus beinhalten die Kommunikationseinheiten 51–54 Kommunikationsmodule 61–64, mit denen eine Verbindung zu den Kommunikationseinheiten 51–54 der anderen Stromzähler 11–14 aufgenommen und so ein kurzreichweitiges ad-hoc-Funknetzwerk 80 aufgebaut werden kann, wobei vorteilhafterweise bekannte Protokolle wie Bluetooth, ZigBee o. ä. zum Einsatz kommen. Insbesondere ist das Funknetzwerk 80 ein Sensorfunknetzwerk mit den oben beschriebenen Eigenschaften und mit Sensorfunknetzeinheiten 51–54.
Die durch die Kommunikationseinheiten 51–54 aus den Speichereinrichtungen 41–44 ausgelesenen Datensätze D1–D4 werden im Funknetzwerk 80 zwischengespeichert. Die Zwischenspeicherung kann dabei in der Weise erfolgen, dass ein sämtliche Datensätze D1–D4 umfassender Datensatz erstellt wird, der vollständig repliziert auf mehreren der Kommunikationseinheiten 51–54 zwischengespeichert wird, so dass sich zum Einen eine erhöhte Datensicherheit und -verfügbarkeit ergibt und zum Anderen auch die Zugriffszeit verringert wird, da die einzelnen Datensätze der Kommunikationseinheiten 51–54 vor einer Übermittlung nicht erst gesammelt werden müssen. Alternativ ist es möglich, dass jede Kommunikationseinheit 51–54 für sich lediglich den aus der zugehörigen Speichereinheit 41–44 ausgelesenen Datensatz D1–D4 zwischenspeichert.
Einer der Stromzähler 11–14, im dargestellten Ausführungsbeispiel der Stromzähler 14, enthält zudem ein Fernabfragemodul 74 und besitzt über das Fernabfragemodul 74 und eine Funkeinheit 90 eine Datenverbindung zu einer Datenauswerteeinrichtung 200, die ein ggf. virtuelles Energieversorgungsunternehmen vEVU sein kann. Diese Verbindung kann wie in der Figur veranschaulicht über ein Mobilfunknetz 300 realisiert werden. Alternativ sind Verbindungen über eine S0-Schnittstelle, einen M-Bus, ein PSTN-Modem o. ä. möglich. Die Übermittlung der zwischengespeicherten Datensätze D1–D4 über die Datenverbindung erfolgt entweder ausgelöst durch eine Anfrage seitens des EVU 200 oder aber automatisch nach einem vorgegebenen Schema, beispielsweise einmal jährlich.
Üblicherweise sind die Stromzähler 11–14 im Ausführungsbeispiel im Keller des Mehrfamilienhauses untergebracht. Die räumliche Anordnung der Stromzähler 11–14 ist jedoch lediglich durch die Reichweite der Kommunikationsmodule 61–64 bestimmt. Aufgrund der Verwendung eines Sensorfunknetzwerks und der entsprechenden Sensorfunknetzeinheiten gibt es keine Vorschriften hinsichtlich der Netztopologie, d. h. es sind flexible räumliche Anordnungen wie Sternarchitekturen, vermaschte Netze oder lineare Ketten realisierbar.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Anordnung natürlich erweiterbar auf andere auszulesende Zählereinrichtungen wie etwa Wärme-, Gas- und/oder Wasserzähler. Ebenso ist die Erfindung anwendbar auf heterogene Zählernetze, umfassend Zählereinrichtungen unterschiedlicher Typen.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Zählerdaten an eine Datenauswerteeinrichtung (200) mit den folgenden Schritten: – Erzeugung zumindest eines erste Zählerdaten repräsentierenden ersten Datensatzes (D1–D3) mittels zumindest einer ersten Zählereinrichtung (11–13), – Auslesen des ersten Datensatzes (D1–D3) durch eine mit der ersten Zählereinrichtung (11–13) verbundenen ersten Kommunikationseinheit (51–53), – Erzeugung eines zweite Zählerdaten repräsentierenden zweiten Datensatzes (D4) mittels einer zweiten Zählereinrichtung (14), – Auslesen des zweiten Datensatzes (D4) durch eine mit der zweiten Zählereinrichtung (14) verbundenen zweiten Kommunikationseinheit (54), – Aufbau eines lokalen ad-hoc-Funknetzwerks (80) durch die erste und die zweite Kommunikationseinheit (51–54), – Übertragung des ersten Datensatzes (D1–D3) von der ersten zur zweiten Kommunikationseinheit (51–53, 54) über eine Verbindung des lokalen ad-hoc-Funknetzwerks (80), – Aufbau einer Verbindung zwischen der Datenauswerteeinrichtung (200) und einem Funkmodul (74, 90) der zweiten Kommunikationseinheit (54), wobei das Funkmodul (74, 90) und die Datenauswerteeinrichtung (200) einem zweiten Funknetzwerk (300) angehören, und – Übertragung des ersten und des zweiten Datensatzes (D1–D3, D4) zur Datenauswerteeinrichtung (200) über die aufgebaute Verbindung des zweiten Funknetzwerks (300).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensätze (D1–D4) im Funknetzwerk (80) zwischengespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kommunikationseinheit (51–54) für sich den aus der mit ihr verbundenen Zählereinrichtung (11–14) ausgelesenen Datensatz (D1–D4) zwischenspeichert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein sämtliche Datensätze (D1–D4) umfassender Datensatz repliziert auf mehreren der Kommunikationseinheiten (51–54) zwischengespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung der zwischengespeicherten Datensätze (D1–D4) durch die zweite Kommunikationseinheit (54) über die Funkverbindung an die Datenauswerteeinrichtung (200) auf Anfrage durch die Datenauswerteeinrichtung (200) oder automatisch nach einem vorgegebenen Schema erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funknetzwerk (80) nach dem Bluetooth- oder dem ZigBee-Protokoll arbeitet.
Anordnung zur Übertragung von Zählerdaten an eine Datenauswerteeinrichtung (200) mit – zumindest einer ersten Zählereinrichtung (11–13) zur Erzeugung eines erste Zählerdaten repräsentierenden ersten Datensatzes (D1–D3), – einer mit der ersten Zählereinrichtung (11–13) verbundenen ersten Kommunikationseinheit (51–53) zum Auslesen des ersten Datensatzes (D1–D3), – einer zweiten Zählereinrichtung (14) zur Erzeugung eines zweite Zählerdaten repräsentierenden zweiten Datensatzes (D4), – einer mit der zweiten Zählereinrichtung (14) verbundenen zweiten Kommunikationseinheit (54) zum Auslesen des zweiten Datensatzes (D4), – einem ersten und einem zweiten Kommunikationsmodul (61–63, 64) zur Übertragung des ersten Datensatzes (D1–D3) von der ersten Kommunikationseinheit (51–53) über eine Verbindung eines durch das erste und zweite Kommunikationsmodul (61–63, 64) aufgebauten lokalen ad-hoc-Funknetzwerks (80) und – einem mit der zweiten Kommunikationseinheit (54) verbundenen, einem zweiten Funknetzwerk (300) zugeordneten Funkmodul (74, 90) zur Übertragung des ersten und zweiten Datensatzes (D1–D3, D4) an die Datenauswerteeinrichtung (200).
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Funknetzwerk (80) als Sensorfunknetzwerk und die Kommunikationseinheiten (51–54) als Sensorfunknetzeinheiten ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Mittel zur Zwischenspeicherung der Datensätze (D1–D4) im Funknetzwerk (80).
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kommunikationseinheit (51–54) Mittel zur Zwischenspeicherung des aus der mit ihr verbundenen Zählereinrichtung ausgelesenen Datensatzes (D1–D4) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Kommunikationseinheiten (51–54) Mittel zur Zwischenspeicherung eines sämtliche Datensätze (D1–D4) umfassenden Datensatzes aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenauswerteeinrichtung (200) ein Energieversorgungsunternehmen ist, dass die Zählereinrichtungen (11–14) Stromverbrauchszähler, insbesondere intelligente Stromzähler (smart meter), Gas- oder Wärmeverbrauchszähler sind und dass die Daten (D1–D4) Zählerstände sowie Informationen zur Identifikation der Zähler umfassen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funknetzwerk (80) nach dem Bluetooth- oder dem ZigBee-Protokoll arbeitet.