DE102015014959B3

DE102015014959B3 - Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung, Fernauslesevorrichtung sowie Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE102015014959B3
Application number: DE102015014959.8A
Authority: DE
Inventors: Lothar Eissler; Stephan Junker
Original assignee: Devolo AG
Current assignee: Hausheld Ag De
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-11-21

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) in einem Kommunikationssystem (1), in dem eine Fernauslesevorrichtung (2), insbesondere ein Smart-Meter-Gateway für Stromzähler oder ein Datenkonzentrator, mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen (3), insbesondere Stromzähler, über eine serielle Verbindung (4A, 4B) zum Datenaustausch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fernauslesen einer fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) die Fernauslesevorrichtung (2; 21; 31) mit einer der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (6) kommuniziert, und die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) mit einer der Fernauslesevorrichtung zugeordneten Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7) kommuniziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung sowie eine entsprechende Fernauslesevorrichtung und ein entsprechendes Kommunikationssystem.
Stand der Technik
Heutzutage findet die dezentrale Verbrauchserfassung mittels Fernauslesung einer oder mehrerer Verbrauchserfassungsvorrichtungen durch eine Fernauslesevorrichtung weite Anwendung. Insbesondere bei Stromzählern als Verbrauchserfassungsvorrichtungen bietet sich aufgrund der Struktur des Stromnetzes das Auslesen durch eine von dem jeweiligen Stromzähler entfernte zentrale Fernauslesevorrichtung. Im Kontext von Smart Grid, also einem intelligenten Stromnetz, mit intelligenten Zählern, auch Smart Meter genannt, wird bei typischen Stromzähler-Installationen beispielsweise im Keller eines Gebäudes ein Kommunikationsanschluss gelegt. Als Beispiel hierfür ist ein Smart-Meter-Gateway bekannt, das zur Fernauslesevorrichtung von Stromzählern vorgesehen ist. Für die technische Realisierung einer derartigen Fernauslesung von Stromzählern ist ein jeweiliger Stromzähler als Verbrauchserfassungsvorrichtung über eine serielle Kabelleitung mit einem Smart-Meter-Gateway oder einem Datenkonzentrator als Fernauslesevorrichtung verbunden. Die serielle Verbindung basiert üblicherweise auf RS232 oder RS485 als Übertragungstechnik. Beim Beispiel des zuvor erwähnten Smart-Meter-Gateways wird dessen LMN-Schnittstelle (LMN: Local Metrology Network) mittels einer RS485-Verbindung im Busbetrieb, also als Mehrpunktverbindung zwischen einem Master und mehreren Slaves, zu einem oder mehreren Stromzählern verdrahtet.
Für den Fall, dass die Entfernung zwischen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung und einer Fernauslesevorrichtung nicht mit einer direkten kabelbasierten seriellen Verbindung überbrückt werden kann, kann eine serielle Verbindung transparent mit anderen Übertragungstechniken getunnelt werden, beispielsweise mittels Serial Tunneling over IP/TCP. Wenn das über der Bitübertragungsschicht (Physical Layer) verwendete Protokoll der Sicherungsschicht (Link-Layer) zeitkritische Beschränkungen hat, wie beispielsweise Command-Response-Timeouts bei HDLC, versagt die Tunneling-Technik, wenn größere Netzwerk-Latenzen auftreten können, weil der Roundtrip-Delay bzw. die Umlaufzeit die Timeout-Zeit überschreitet. Die Timeout-Beschränkung kann durch bestehende, nicht zu verändernde Implementierungen oder durch Zeitvorgaben standardisierter Schnittstellen gegeben sein.
Das Patentdokument US 5 684 826 A beschreibt ein Powerline-Modem zur Multipunktverbindung mehrerer Datenterminals basierend auf RS-485. Ein jeweiliges Datenterminal ist über einen RS-485-Datenport mit einem Powerline-Modem zwecks Datenaustausch verbunden. Das Datenterminal kann eine Verbrauchserfassungsvorrichtung sein. In dem Patentdokument US 5 684 826 A wird erwähnt, dass in einem Kommunikationssystem mehrere der vorgestellten Datenterminals über jeweilige Powerline-Modems via eine Powerline, an die alle Powerline-Modems angeschlossen sind, Daten über eine serielle RS-485-Verbindung miteinander austauschen können.
Das Patentdokument US 2015/0 177 021 A1 beschreibt ein Kommunikationsverfahren für einen drahtlosen und/oder drahtgebundenen Datenaustausch zwischen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung und einem Abrechungssystem eines Stromerzeugers via ein Kommunikationsnetzwerk, das ein Smart Grid sein kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung in einem Kommunikationssystem bereitzustellen, wobei das Verfahren die eingangs geschilderten Zeitbeschränkungen überwinden kann, so dass die Übertragungsstrecken zwischen einer Fernauslesevorrichtung und auszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtungen auch beim Einsatz zeitkritischer Übertragungsprotokolle verlängert werden können. Außerdem soll die Erfindung eine entsprechende Fernauslesevorrichtung sowie ein entsprechendes Kommunikationssystem bereitstellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem wird die Aufgabe durch eine Fernauslesevorrichtung gemäß Anspruch 11 und ein Kommunikationssystem gemäß Anspruch 13 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung ist auf ein Kommunikationssystem gerichtet, in dem die Fernauslesevorrichtung mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen über eine serielle Verbindung zum Datenaustausch gekoppelt ist. Erfindungsgemäß sieht das Verfahren vor, dass zum Fernauslesen einer fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung die Fernauslesevorrichtung mit einer der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit kommuniziert, und die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung mit einer der Fernauslesevorrichtung zugeordneten Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit kommuniziert. Die Fernauslesevorrichtung ist insbesondere ein Smart-Meter-Gateway oder ein Datenkonzentrator. Die Verbrauchserfassungvorrichtungen sind insbesondere Stromzähler, können aber auch beliebige Vorrichtungen zum Erfassen eines Verbrauchs von beispielsweise Gas, Wärmeenergie oder Wasser sein. Unter dem Begriff der Fernauslesung wird das Auslesen von entfernten Verbrauchserfassungsvorrichtungen, insbesondere Stromzählern, verstanden. Im Kontext der Fernauslesung von Stromzählern bezieht sich der Term „fern” auf den Abstand bzw. eine Distanz des zentralen Servers des Energieversorgers bzw. Messstellenbetreibers zu den Stromzählern. Das Fernauslesen der jeweiligen Zählerstände der Verbrauchserfassungvorrichtungen geht mit einem Austausch von Daten über eine physikalische Übertragungsstrecke einher.
Das vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die einem verwendeten zeitkritischen Übertragungsprotokoll geschuldeten Zeitbeschränkungen für die Kommunikation zwischen der Fernauslesevorrichtung und der Verbrauchserfassungsvorrichtung überwunden werden können. Außerdem kann die Übertragungsstrecke zwischen der Fernauslesevorrichtung und der Verbrauchserfassungsvorrichtung, genauergenommen zwischen der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit, flexibel verlängert werden, und das Übertragungsmedium zwischen diesen Emulatoreinheiten kann beliebig gewählt werden.
Die serielle Verbindung basiert beispielsweise auf RS232 oder RS485 als Übertragungstechnik.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich besonders bei den folgenden exemplarisch betrachteten Anwendungsszenarien.
Wenn sich für das Anwendungsszenario einer Fernauslesung von Zählern beispielsweise Zähler in einem anderen Raum oder Geschoss befinden, zu dem keine Leitungen verlegt werden können, kann durch den Einsatz der Emulatoreinheiten die Kommunikationsstrecke geeignet über ein anderes Medium, beispielsweise Funk, verlängert werden. Besonders geeignet ist hierfür die Powerline-Kommunikation (PLC, Powerline Communication), also die Datenkommunikation über die Stromleitung, da die Fernauslesevorrichtung und die Zähler bzw. Verbrauchserfassungsvorrichtungen bereits alle mit dem Stromnetz verbunden sind, und dort jeweils ein entsprechender Stromanschluss vorgenommen werden kann.
Ein weiteres Anwendungsszenario ist die Verbindung von Stromzählern über ein Weitverkehrsnetz (WAN) mit einem Datenkonzentrator. Dabei kommt das eingangs erwähnte bekannte Tunneling-Verfahren beim RS485-Busbetrieb an seine Grenzen, wenn die Verbrauchserfassungsvorrichtungen und der Datenkonzentrator als Fernauslesevorrichtung hinsichtlich ihres verwendeten Link-Layer-Protokolls nicht geeignet an die durch das WAN vergrößerten Latenzen angepasst werden können oder dürfen.
Ein weiteres Anwendungsszenario ist die Vernetzung von industriellen Geräten mit seriellen Schnittstellen, bei denen keine Anpassung des Link-Layer-Protokolls vorgenommen werden kann oder soll.
Noch ein weiteres Anwendungsszenario ist die Verwendung von Stromzählern, die nicht über eine serielle Schnittstelle sondern über PLC-Technik kommunizieren. Bei geeigneter Implementierung des Software-Stacks im Stromzähler (Integration der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit in den Stromzähler) kann dieser erweiterte Stromzähler direkt mit einer Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit kommunizieren und so über abgesetztes LMN-Interface verfügen.
Ein bevorzugtes erstes Anwendungsszenario ergibt sich, wenn die Funktionalität der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit in die Fernauslesevorrichtung, insbesondere ein Smart-Meter-Gateway, integriert wird. Dann kann eine Fernauslesevorrichtung direkt mit einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit kommunizieren.
Ein bevorzugtes zweites Anwendungsszenario ergibt sich, wenn die Funktionalität der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und die Funktionalität der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit zusätzlich in die Fernauslesevorrichtung, insbesondere ein Smart-Meter-Gateway, integriert werden. Dann können über das in der Fernauslesevorrichtung lokal vorhandene RS485-LMN-Interface unmittelbar benachbarte Verbrauchserfassungsvorrichtungen bzw. Stromzähler über eine direkte serielle Kabelverbindung angeschlossen werden und zusätzlich über eine integrierte PLC-Verbindung weitere Verbrauchserfassungsvorrichtungen, insbesondere Etagenzähler, angeschlossen werden. Diese wiederum können direkt über PLC kommunizieren, da die in der Fernauslesevorrichtung bzw. dem Smart-Meter-Gateway integrierte Funktionalität der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit die Kommunikation auf eine logische interne LMN-Schnittstelle abbildet.
Ein weiteres Anwendungsszenario stellt die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fernauslesung auch bei zeitunkritischer Fernauslesung über ein Weitverkehrsnetz dar, die mittels eines transparenten Tunnels abgebildet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren verringert die Netzwerklast im Weitverkehrsnetz und gegebenenfalls auch im PLC-Netz, weil die zwischenzeitigen Bereitschaftsanfragen (RR, „Ready-Receive”) und die entsprechenden Anfragezurückstellungsantworten (RNR, „Receive-not-ready”) nicht über das Weitverkehrsnetz und das PLC-Netz übertragen werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit über ein drahtgebundenes, drahtloses oder optisches Datenübertragungsmedium, insbesondere eines aus der Gruppe von einer PLC-Leitung, einem Weitverkehrsnetz, einem LAN (z. B. Ethernet), Glasfaser, sowie Funk, miteinander verbunden sind und darüber zum Fernauslesen der auszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung kommunizieren. Dadurch kann die Art der verwendeten Übertragungsstrecke zwischen der Fernauslesevorrichtung und der Verbrauchserfassungsvorrichtung flexibel gewählt werden, und außerdem kann die Übertragungsstrecke je nach Anwendungsfall geeignet verlängert werden.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Fernauslesevorrichtung und die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und/oder die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit und die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung über eine jeweilige serielle Verbindung gekoppelt sind und darüber zum Fernauslesen der auszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung kommunizieren.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass mindestens eine der Verbrauchserfassungsvorrichtungen direkt über ein Stromleitungsnetz an die dieser Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordnete Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit angeschlossen ist und mittels einer Powerline-Kommunikation fernausgelesen wird. Dies ermöglicht, dass Verbrauchserfassungsvorrichtungen, insbesondere Stromzähler, die nicht über eine serielle Schnittstelle verfügen, direkt mittels PLC über das Stromnetz mit der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit verbunden werden können.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Fernauslesen der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung die folgenden Schritte umfasst: Übertragen einer Fernauslese-Anfrage (der Begriff bezieht sich hier ausschließlich auf den Link-Layer (HDLC) und nicht auf eine Anfrage aus höheren Layern bzw. Schichten, da das vorgestellte Verfahren darauf nämlich keinen Einfluss hat) von der Fernauslesevorrichtung an die der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordnete Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit; Weiterleiten der Fernauslese-Anfrage von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit über die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit an die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung; Übertragen von Anfragezurückstellungsantworten (RNR, „Receive-not-ready”) von der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung an die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit bis zum Bereitstellen der Fernauslese-Antwort für die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit; Übertragen der bereitgestellten Fernauslese-Antwort von der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit an die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit; Übertragen, beginnend ab dem Empfangen der Fernauslese-Anfrage von der Fernauslesevorrichtung, von Anfragezurückstellungsantworten von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit an die Fernauslesevorrichtung bis zum Empfangen der von der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit übertragenen Fernauslese-Antwort; und Übertragen der Fernauslese-Antwort von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit an die Fernauslesevorrichtung. Dadurch werden die zeitkritischen Bedingungen des Link-Layer-Proktokolls eingehalten, während zugleich die zwischen den Vorrichtungen und Einheiten übertragenen Datenmengen gering bleiben.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass beim Fernauslesen der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zwischen der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit pro Fernauslesung nur eine Fernauslese-Anfrage und nur eine Fernauslese-Antwort übertragen werden. Dadurch kann die über das Übertragungsmedium übertragene Datenmenge reduziert und für den Fall einer Übertragung genau einer Fernauslese-Anfrage und genau einer Fernauslese-Antwort sogar minimiert werden. Es können also Kosten und Bandbreite eingespart werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit über eine serielle Busverbindung eine Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtungen mit individuellen Adressen angeschlossen ist, und die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit die Anzahl dieser Verbrauchserfassungsvorrichtungen und ihre Adressen der der Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtungen zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zum Fernauslesen einer dieser Verbrauchserfassungsvorrichtungen bekannt macht. Hintergrund dafür ist, dass eine spezifische Verbrauchserfassungsvorrichtung bzw. ein Stromzähler nur adressiert werden kann, wenn sie bzw. er über eine Adresse verfügt. Die Adresse kann beispielsweise entweder in der Verbrauchserfassungsvorrichtung und in der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit konfiguriert werden oder über ein geeignetes automatisches Adressvergabeverfahren zugewiesen werden. Beispielsweise ist in der LMN-Spezifikation ein solches Verfahren spezifiziert (TR03109-1 Anhang IVa). Nachdem alle an einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit angeschlossenen Verbrauchserfassungsvorrichtungen mit ihren Adressen der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit bekannt sind, wird diese die Information über die Anzahl der anschlossenen Verbrauchserfassungsvorrichtungen und Adressen der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit bekannt machen, damit die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit die entsprechende Anzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtungen und Adressen gegenüber der Fernauslesevorrichtung bzw. dem Smart-Meter-Gateway/Datenkonzentrator emulieren kann.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass an einer Fernauslesevorrichtung über eine serielle Busverbindung eine Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheiten angeschlossen ist.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht ferner vor, dass das Kommunikationssystem mehrere mit derselben Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit über mindestens ein Datenübertragungsmedium verbundene Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten umfasst, und beim Fernauslesen die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit oder die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten eine Link-Layer-Adressumsetzung vornimmt bzw. vornehmen. Die Link-Layer-Adressumsetzung in der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit ist erforderlich, da im Fall eines Kommunikationsnetzwerks mit mehreren Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten die gleiche Adresse an unterschiedlichen Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten verwendet werden kann. Für die Link-Layer-Adressumsetzung analysiert die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit den gesamten Link-Layer-Datenverkehr zu allen Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten und bildet die Adressen der Verbrauchserfassungsvorrichtungen auf die Adressen ab, die die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit für die Kommunikation mit der Fernauslesevorrichtung verwendet. Die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten können die Link-Layer-Adressumsetzung vornehmen, wenn ihnen vorher entsprechende Fernerfassungsvorrichtung-Adressbereiche, insbesondere Smart-Meter-Gateway- bzw. Datenkonzentrator-Adressbereiche, zur Umsetzung der Adressen von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zugewiesen/reserviert wurden.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mindestens eine Fernauslesevorrichtung des Kommunikationssystems mit einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist, und mit dieser Fernauslesevorrichtung das Fernauslesen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung vorgenommen wird, der die funktionale Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zugeordnet ist, und die über ein Datenübertragungsmedium mit dieser Fernauslesevorrichtung verbunden ist. Diese Weiterbildung und ihre Vorteile entsprechen dem oben angeführten ersten bevorzugten Anwendungsszenario.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mindestens eine Fernauslesevorrichtung des Kommunikationssystems mit der funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und einer funktionalen Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist, und mit dieser Fernauslesevorrichtung das Fernauslesen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung vorgenommen wird, der die funktionale Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zugeordnet ist, und die über eine serielle Verbindung mit dieser Fernauslesevorrichtung zum Datenaustausch gekoppelt ist. Diese Weiterbildung und ihre Vorteile entsprechen dem oben angeführten zweiten bevorzugten Anwendungsszenario.
Außerdem ist erfindungsgemäß eine Fernauslesevorrichtung für ein Kommunikationssystem vorgesehen, in dem eine Fernauslesevorrichtung, insbesondere ein Smart-Meter-Gateway oder ein Datenkonzentrator, mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen über eine serielle Verbindung zum Datenaustausch gekoppelt ist, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und die ferner mit der Funktion einer Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist. Diese Weiterbildung und ihre Vorteile entsprechen dem oben angeführten ersten bevorzugten Anwendungsszenario.
Erfindungsgemäß ist auch eine Fernauslesevorrichtung für ein Kommunikationssystem vorgesehen, in dem eine Fernauslesevorrichtung, insbesondere ein Smart-Meter-Gateway oder ein Datenkonzentrator, mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen über eine serielle Verbindung zum Datenaustausch gekoppelt ist, die zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und die ferner mit der Funktion einer Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist. Diese Weiterbildung und ihre Vorteile entsprechen dem oben angeführten zweiten bevorzugten Anwendungsszenario.
Die Erfindung umfasst auch ein Kommunikationssystem, das zum Durchführen einer Fernauslesung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Fernauslesevorrichtung sowie das erfindungsgemäße Kommunikationssystem werden auch durch vorteilhafte Kombinationen der obigen Weiterbildungen verkörpert.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens, der Fernauslesevorrichtung und des Kommunikationssystem werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Identische oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen dabei identische oder ähnliche Komponenten bzw. Verfahrensschritte. Darin zeigen:
1 ein Kommunikationssystem als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung nach dem Stand der Technik;
2 ein Kommunikationssystem als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren;
3 ein weiteres Kommunikationssystem als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren;
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahren;
5 ein Kommunikationssystem mit einer Fernauslesevorrichtung mit einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit gemäß der Erfindung; und
6 ein Kommunikationssystem mit einer Fernauslesevorrichtung mit einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und einer funktionalen Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit gemäß der Erfindung.
In 1 ist ein Kommunikationssystem 1 als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung nach dem Stand der Technik dargestellt. Das Kommunikationssystem 1 ist durch eine Fernauslesevorrichtung (FAV) 2 und eine Verbrauchserfassungvorrichtung (VEV) 3 gebildet, die über eine RS485-Verbindung 4 miteinander verbunden sind.
In 2 ist ein Kommunikationssystem 1 als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Das Kommunikationssystem 1 ist gebildet durch eine Fernauslesevorrichtung (FAV) 2, eine mit dieser über eine RS485-Verbindung 4A verbundene Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (VEVE) 6, eine mit dieser über ein Übertragungsmedium 5 verbundene Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (FAVE) 7, und eine mit dieser über eine RS485-Verbindung 4B verbundene Verbrauchserfassungvorrichtung (VEV) 3. Das Übertragungsmedium 5 kann durch eine Powerline-Leitung, ein Weitverkehrsnetz (WAN), ein LAN (z. B. Ethernet), eine Glasfaser oder Funk verkörpert sein.
3 stellt ein im Vergleich zu 2 komplexeres Kommunikationssystem 1 als Anwendungsbeispiel einer Fernauslesung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dar. Das Kommunikationssystem 1 weist an seinem einen Kommunikationsende eine Fernauslesevorrichtung (FAV) 2 und an seinem anderen Kommunikationsende sechs über RS485-Verbindungen 4B1 bis 4B4 angeschlossene Verbrauchserfassungsvorrichtungen 3A bis 3F sowie eine PLC-Verbrauchserfassungvorrichtung (PLC-VEV) 13 auf. Die PLC-Verbrauchserfassungvorrichtung 13 ist nicht über eine serielle Leitung sondern direkt über ein Stromleitungsnetz 5B mit der dieser zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit 6B anschlossen. An die Fernauslesevorrichtung 2 ist eine Mehrzahl von zwei Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheiten 6A und 6B über eine serielle Busleitung 4A (RS485) angeschlossen. Beide Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheiten 6A und 6B sind über ein jeweiliges Übertragungsmedium 5A bzw. 5B mit jeweils einer Mehrzahl von zwei Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten 7A und 7B bzw. 7C und 7D verbunden. Das Übertragungsmedium 5B ist hier das Stromnetz, da die PLC-Verbrauchserfassungvorrichtung 13 an die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit 6B angeschlossen ist. Die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten 7B und 7D sind über eine serielle Busleitung 4B2 bzw. 4B4 (RS485) jeweils mit einer Mehrzahl von zwei Verbrauchserfassungsvorrichtungen verbunden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Schritt S1 wird eine Fernauslese-Anfrage „Command 1” von der FAV an die VEVE übertragen. In den Schritten S2A und S2B wird die Fernauslese-Anfrage von der VEVE über die FAVE an die VEV weitergeleitet. Die VEV verarbeitet die Fernauslese-Anfrage. Solange die VEV der FAVE keine Antwort im Sinne eines Ergebnisses übermitteln kann, beispielsweise weil die VEV noch mit der Generierung der Antwort bzw. des Ergebnisses beschäftigt ist, überträgt die VEV im wiederholt ausgeführten Schritt S3 an die FAVE Anfragezurückstellungsantworten (RNR, „Receive-not-ready”) als Antwort auf von der FAVE ausgestellte Bereitschaftsanfragen (RR, „receive-ready”). Zum Abschluss der Generierung der Antwort überträgt die VEV im Schritt S4 die generierte Antwort „Response 1”, beispielsweise eine Zählerstandinformation, an die FAVE. Die FAVE überträgt dann im Schritt S5 die Antwort an die VEVE. Die VEVE hat seit dem Empfangen der von der FAV ausgestellten Fernauslese-Anfrage im wiederholt ausgeführten Schritt S6 an die FAV Anfragezurückstellungsantworten (RNR, „Receive-not-ready”) als Antwort auf von der FAV ausgestellte Bereitschaftsanfragen (RR, „receive-ready”) übertragen. Mit dem Empfangen der im Schritt S5 an die VEVE übertragenen Antwort führt die VEVE nicht mehr Schritt S6 wiederholt aus, sondern leitet die empfangene Antwort an die FAV im Schritt S7 weiter. Damit ist die von der FAV mit der Fernauslese-Anfrage „Command 1” veranlasste Fernauslesung der VEV mit der Antwort „Response 1” an FAV abgeschlossen. Wie aus 4 ersichtlich, werden für die erläuterte Fernauslesung zwischen der VEVE und der FAVE, die über das Übertragungsmedium 5 verbunden sind, nur genau eine Fernauslese-Anfrage und eine Fernauslese-Antwort und keine Anfragezurückstellungsantworten oder Bereitschaftsanfragen übertragen.
5 zeigt ein Kommunikationssystem 1 mit einer Fernauslesevorrichtung 21, die eine Kombination einer oben erläuterten Fernauslesevorrichtung (FAV) 2 und einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (VEVE) 6 umfasst. Anstelle eines in 2 und 3 verwendeten physikalischen LMN-Interfaces zwischen der FAV und der VEVE ist in 5 zwischen der FAV 2 und der VEVE 6 ein logisches LMN-Interface 20 vorgesehen. Die in 5 gezeigte VEVE 6 nutzt ein zusätzliches physikalisches Kommunikationsinterface, das mit dem Übertragungsmedium 5 (beispielsweise PLC bzw. das Stromnetz) verbunden ist, das wiederum mit der FAVE 7A und FAVE 7B sowie der PLC-VEV 13 verbunden ist, was strukturell bereits in 3 veranschaulicht und erläutert worden ist.
6 zeigt ein Kommunikationssystem 1 mit einer Fernauslesevorrichtung 31, die eine bereits in 5 veranschaulichte Kombination einer oben erläuterten Fernauslesevorrichtung (FAV) 2 und einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (VEVE) 6 sowie zusätzlich eine funktionale Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (FAVE) 7A umfasst. Wie schon bei der Fernauslesevorrichtung 21 von 5 ist auch bei der Fernauslesevorrichtung 31 zwischen der FAV 2 und der VEVE 6 ein logisches LMN-Interface 20 vorgesehen. Die in 6 gezeigte VEVE 6 nutzt wie aus 5 bekannt ein zusätzliches physikalisches Kommunikationsinterface, das mit dem Übertragungsmedium 5 (beispielsweise PLC bzw. das Stromnetz) verbunden ist, das wiederum mit der FAVE 7B und FAVE 7C sowie den PLC-VEVs 13A und 13B verbunden ist. Zwischen der VEVE 6 und der FAVE 7A der Fernauslesevorrichtung 31 ist eine IP-basierte Schnittstelle 30 vorgesehen. Ausgangsseitig ist die FAVE 7A über eine serielle Busleitung 4B1 mit VEV 3A und VEV 3B verbunden. Die in 6 veranschaulichte Fernauslesevorrichtung 31 bietet den Vorteil, dass parallel sowohl direkt verkabelte Verbrauchserfassungsvorrichtungen (VEV), in 6 sind dies die VEVs 3A und 3B, als auch abgesetzte Verbrauchserfassungsvorrichtungen mit Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (FAVE), in 6 sind dies die VEVs 3C bis 3E, als auch ohne FAVE, in 6 sind dies die PLC-VEVs 13A und 13B, für die Fernauslesung angebunden werden können.
Bezugszeichenliste

1: Kommunikationssystem
2: Fernauslesevorrichtung
3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F: Verbrauchserfassungsvorrichtung
4, 4A, 4B, 4B1, 4B2, 4B3, 4B4: serielle Verbindung (z. B. RS485-Verbindung)
5, 5A, 5B: Datenübertragungsmedium (z. B. Powerline-Leitung, Weitverkehrsnetz, LAN, Ethernet, Glasfaser, Funk)
6, 6A, 6B: Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit
7, 7A, 7B, 7C, 7D: Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit
13, 13A, 13B: PLC-Verbrauchserfassungsvorrichtung
20: logisches LMN-Interface
21, 31: Fernauslesevorrichtung mit Funktionserweiterung
30: IP-basierte Schnittstelle
S1, S2A, S2B, S3, S4, S5, S6, S7: Fernauslesungsverfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Fernauslesung einer Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) in einem Kommunikationssystem (1), in dem eine Fernauslesevorrichtung (2), insbesondere ein Smart-Meter-Gateway für Stromzähler oder ein Datenkonzentrator, mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen (3), insbesondere Stromzähler, über eine serielle Verbindung (4A, 4B) zum Datenaustausch gekoppelt ist, wobei zum Fernauslesen einer fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) die Fernauslesevorrichtung (2; 21; 31) mit einer der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (6) kommuniziert, und die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) mit einer der Fernauslesevorrichtung zugeordneten Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7) kommuniziert, und das Fernauslesen der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) die folgenden Schritte umfasst: Übertragen (S1) einer Fernauslese-Anfrage (Command 1) von der Fernauslesevorrichtung an die der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordnete Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit; Weiterleiten (S2A, S2B) der Fernauslese-Anfrage (Command 1) von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit über die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit an die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung; Übertragen (S3) von Anfragezurückstellungsantworten (RNR) von der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung an die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit bis zum Bereitstellen der Fernauslese-Antwort (Response 1) für die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit; Übertragen (S4) der bereitgestellten Fernauslese-Antwort (Response 1) von der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit an die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit; Übertragen (S6) von Anfragezurückstellungsantworten (RNR) von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit an die Fernauslesevorrichtung bis zum Empfangen der von der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit übertragenen (S5) Fernauslese-Antwort; und Übertragen (S7) der Fernauslese-Antwort von der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit an die Fernauslesevorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (6) und die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7) über ein drahtgebundenes, drahtloses oder optisches Datenübertragungsmedium (5), insbesondere eines aus der Gruppe von einer PLC-Leitung, einem Weitverkehrsnetz, einem LAN, insbesondere Ethernet, Glasfaser, sowie Funk, miteinander verbunden sind und darüber zum Fernauslesen der auszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) kommunizieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fernauslesevorrichtung (2) und die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (6) und/oder die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7) und die fernauszulesende Verbrauchserfassungsvorrichtung (3) über eine jeweilige serielle Verbindung (4A, 4B) gekoppelt sind und darüber zum Fernauslesen der auszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung kommunizieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verbrauchserfassungsvorrichtungen (13), die insbesondere als Stromzähler ausgebildet ist, direkt über ein Stromleitungsnetz (5B) an die dieser Verbrauchserfassungsvorrichtung zugeordnete Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (6B) angeschlossen ist und mittels einer Powerline-Kommunikation fernausgelesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Fernauslesen der fernauszulesenden Verbrauchserfassungsvorrichtung zwischen der Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit und der Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit pro Fernauslesung nur eine, bevorzugt genau eine, Fernauslese-Anfrage und nur eine, bevorzugt genau eine, Fernauslese-Antwort übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7B, 7D) über eine serielle Busverbindung (4B2, 4B4) eine Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtungen (3B, 3C, 3E, 3F) mit individuellen Adressen angeschlossen ist, und die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit die Anzahl dieser Verbrauchserfassungsvorrichtungen und ihre Adressen der der Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtungen zugeordneten Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zum Fernauslesen einer dieser Verbrauchserfassungsvorrichtungen bekannt macht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Fernauslesevorrichtung (2) über eine serielle Busverbindung (4A) eine Mehrzahl von Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheiten (6A, 6B) angeschlossen ist,
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem mehrere mit derselben Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit über mindestens ein Datenübertragungsmedium verbundene Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten umfasst, und beim Fernauslesen die Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit oder die Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheiten eine Link-Layer-Adressumsetzung vornimmt bzw. vornehmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fernauslesevorrichtung (21) des Kommunikationssystems mit einer funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (2) ausgestattet ist, und mit dieser Fernauslesevorrichtung (21) das Fernauslesen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung vorgenommen wird, der die funktionale Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zugeordnet ist, und die über ein Datenübertragungsmedium mit dieser Fernauslesevorrichtung verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fernauslesevorrichtung (31) des Kommunikationssystems mit der funktionalen Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit (2) und einer funktionalen Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit (7A) ausgestattet ist, und mit dieser Fernauslesevorrichtung das Fernauslesen einer Verbrauchserfassungsvorrichtung vorgenommen wird, der die funktionale Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit zugeordnet ist, und die über eine serielle Verbindung mit dieser Fernauslesevorrichtung zum Datenaustausch gekoppelt ist.
Fernauslesevorrichtung (21, 31) für ein Kommunikationssystem, in dem eine Fernauslesevorrichtung, insbesondere ein Smart-Meter-Gateway oder ein Datenkonzentrator, mit einer oder mehreren Verbrauchserfassungsvorrichtungen über eine serielle Verbindung zum Datenaustausch gekoppelt ist, die zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, und die ferner mit der Funktion einer Verbrauchserfassungsvorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist.
Fernauslesevorrichtung (31) nach Anspruch 11, die ferner mit der Funktion einer Fernauslesevorrichtung-Emulatoreinheit ausgestattet ist.
Kommunikationssystem (1), das ausgebildet ist zum Durchführen einer Fernauslesung gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10.