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Beim Smartmetering wird angestrebt, jede Verbrauchsstelle für leitungsgebundene Energieträger wie Strom, Gas, Wasser oder Fernwärme mit einem Zähler für von einem Messwerk verbrauchsabhängig generierte Signale auszustatten, und außerdem mit einem Sendemodul zu drahtloser Kurzstrecken-Paketübermittlung des aktuell akkumulierten, digitalisierten Zählerstandes über eines der lizenzfrei zugänglichen ISM-Frequenzbänder an einen Relaisfunktion wahrnehmenden, stationär betriebenen Konzentrator. Der empfängt und speichert die von verschiedenen in seinem Empfangsbereich betriebenen Zählern vergleichsweise häufig empfangenen, durch Zähler-Adressen individualisierten Pakete (auch als Telegramme bezeichnet) und führt u. U. eine Vorverarbeitung etwa zur Daten-Plausibilitätskontrolle durch. Über Langstrecken-Datenfunk, bevorzugt in einem Mobilfunk-Standard über Mobilfunk-Basisstationen, werden die in Konzentratoren zwischengespeicherten Daten, vergleichsweise selten, an eine Zentrale übermittelt, etwa an den in einer Abrechnungs-Zentrale oder in einer Betriebsverwaltungs-Zentrale des Energieversorgungsunternehmens für diesen Energieträger betriebenen Head End Server. Der kann sich jedoch auch in einer Cloud befinden.
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Beispielsweise im Zuge von Bauvorhaben kann es vorkommen, dass bereits Smartmetering-Zähler montiert und mit Standort-Dokumentation in Betrieb genommen werden, noch ehe ein Konzentrator, für den Datenempfang von diesen Zählern und zum Weiterleiten an die Zentrale, eingerichtet beziehungsweise überhaupt erst montiert ist; oder dass im Zuge von Ausbauarbeiten eine Verbrauchsstelle mitsamt ihrem Zähler vorübergehend in eine benachbarte Position verlegt werden muss, an der aber gerade keine gesicherte Funkverbindung zu einem an sich schon in Betrieb genommen Konzentrator mehr gegeben ist – bis später einmal in der endgültigen Betriebsposition ein zuverlässiger Funkkontakt zu einem betriebsbereiten Konzentrator hergestellt wird, erforderlichenfalls etwa durch Ausrichten einer Antenne oder Steigern der Funkleistung des Zähler-Senders.
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Vorliegender Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, auch bei (noch) fehlender Funktionsbereitschaft des stationär betriebenen Konzentrators Daten von Zählern zu zentraler Verarbeitung erfassen und weiterleiten zu können.
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Dabei geht es nicht nur darum, schon während der Durchführung etwa eines Bauvorhabens Verbrauchsdaten erfassen und vielleicht einem Bauträger gegenüber abrechnen zu können, z. B. während Trockenheizens eines Neubauobjektes; sondern auch um Schadensüberwachung. Denn gerade wenn, bereits mit den Zählern ausgestattete, Verbrauchsstellen etwa zunächst nur provisorisch eingerichtet und später an die endgültige Betriebsposition verbracht werden, besteht durch die damit verbundenen Manipulationen die Gefahr von späteren, nicht sogleich bemerkten Anschluss-Leckagen oder gar von Leitungsbrüchen. Die können aber eindeutig erkannt und über die Ident-Adresse des betroffenen Zählers auch schnell lokalisiert werden, wenn von dort eine anormale Änderung in der Energieabgabe bei der Zentrale aufgezeigt wird – wenn also eine solche signifikante Änderung von jemandem bemerkt wird, obgleich die Relaisfunktion für die Datenübertragung von diesem Zähler über den Konzentrator an die Zentrale, wie ausgeführt, (noch) nicht in Funktion ist. Auf diese Weise lässt sich dann auch unnötiger Energieverbrauch feststellen, etwa aufgrund Stromverbrauches für nächtliche Beleuchtung in einem Bereich, in dem derzeit gar nicht regulär gearbeitet wird.
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Jene Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die jeweilige Kombination der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst.
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Danach ist vorgesehen, wenigstens eine hier so genannte Mobileinheit provisorisch mit einem bidirektional arbeitenden Kommunikationsgerät auszustatten. Bei der Mobileinheit kann es sich um eine Kontaktperson wie etwa um einen Polier, einen Installateur oder einen Vorarbeiter handeln, die wenigstens von Zeit zu Zeit bei dem Bauvorhaben tätig ist; oder um den Fahrer eines dieses Bauvorhaben wiederholt anfahrenden Liefer-Fahrzeuges oder Bauschutt-Entsorgers. Der Transceiver-Empfänger des Kommunikationsgerätes nimmt bei mehr oder weniger zufälliger, vorübergehender Annäherung an einen Zähler irgendwann dessen wiederholt ausgesandtes Datenpaket mit der aktuell akkumulierten Zählerstellung auf. Der Sender des Zählers arbeitet dabei schon indem für den späteren Regelbetrieb vorgesehenen Standard, insbesondere mit Datenübertragung in einem der lizenzfrei zugänglichen ISM-Bänder bei einem Übertragungsprotokoll nach IEEE 802.15.4, gemäß wMbus oder im WLAN- oder Bluetooth-Standard. Die Sender der Zähler können jedoch während dieser Betriebsphase zunächst noch batterieschonend mit reduzierter Sendeleistung betrieben werden, da mit gelegentlich relativ dichter Annäherung der Mobileinheit an einen Zähler zu rechnen ist, jedenfalls mit geringerem Abstand als bei späterem regulärem Betrieb zum Konzentrator. Die mit dem Datensatz vom Zähler über die momentane Kurzstreckenverbindung an das Kommunikationsgerät der Mobileinheit übermittelte Information braucht keine Datenvorverarbeitung im Kommunikationsgerät zu erfahren. Denn das übt im Wesentlichen eine Relaisfunktion aus, indem die als Paket empfangenen Verbrauchs-Daten alsbald paketweise vom Kommunikationsgerät an den beim Headend beziehungsweise in der Cloud betriebenen Server der Verarbeitungs-Zentrale weitergeleitet werden. Das kann etwa über einen DSL-Zugriff des Kommunikationsgerätes auf eine Internetverbindung geschehen, oder aber über eine Funkverbindung im Mobilfunk-Standard. Für die damit, dem vorangegangenen Kurzstreckenkontakt vom Zähler gegenüber, zur Langstreckenverbindung erforderliche Frequenz- und Protokollumsetzung ist das Kommunikationsgerät ebenso eingerichtet, wie ansonsten der Konzentrator.
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Diese Weiterleitung der empfangenen Zähler-Daten durch das Kommunikationsgerät muss nicht sogleich geschehen. Im Interesse minimaler Zusatzbelastung der Batterie im mobilen Kommunikationsgerät werden die Pakete der aktuellen Zähler-Daten vielmehr zweckmäßigerweise zunächst im Kommunikationsgerät zwischengespeichert und erst als Anhang (insbesondere im so genannten piggybacking) zu einer ohnehin von Zeit zu Zeit betriebsbedingt aufgebauten Langstrecken-Übertragungsverbindung zur Zentrale weitergeleitet. Dadurch wird die Energieversorgung im Kommunikationsgerät nicht für allein die Relaisfunktion des Weitersendens der Zähler-Daten beansprucht. Mit piggybagging tritt dabei praktisch keine zusätzliche Belastung der Energiebilanz des Kommunikationsgerätes (also des Akkumulators im Mobiltelefon) auf, weil der Datenumfang einer Zählerinformation minimal ist im Vergleich zu den beim Telefonieren ohnehin ausgetauschten Datenmengen.
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In der Zentrale können die Daten vor ihrer Weiterverarbeitung und Auswertung u. a. auf etwaige Unregelmäßigkeiten analysiert werden, um erforderlichenfalls an den besagten Zähler eine Information rückzumelden, wenn der für bidirektionalen Funkverkehr ausgestattet ist. Dazu kann dann der Transceiver-Empfänger des betroffenen Zählers von der Zentrale aus grundsätzlich direkt angesprochen werden. Vorzugsweise erfolgt nun aber, nach der Langstrecken-Kommunikation von der Zentrale zum Kommunikationsgerät, eine Frequenz- und Protokoll-Umsetzung auf die Kurzstrecken-Kommunikation zwischen Kommunikationsgerät und Zähler. So können von der Zentrale aus in Reaktion auf die Zähler-Daten etwa eine Tarifvorgabe oder sonstige Parametereinstellungen beim Zähler ferngesteuert beeinflusst werden. Solche Rückmeldung, kann bei verschiedenen dafür gerade verfügbaren Kommunikationsgeräten, im Interesse zuverlässiger Funkübertragung bei minimalem Sendeenergiebedarf zweckmäßigerweise gezielt über die Relaisfunktion wenigstens desjenigen Kommunikationsgerätes erfolgen, das über seine momentane Zellen- oder GPS-Lokalisierung die größte Nähe zum avisierten Zähler bekannten Betriebsortes aufweist.
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Die Zuverlässigkeit der Paket-Datenübertragung vom Zähler über die Relaisfunktion des Kommunikationsgerätes an die Zentrale wird gesteigert, wenn sich wenigstens gelegentlich mehrere mit derartigen Kommunikationsgeräten ausgestattete Mobileinheiten vorübergehend etwa gleichzeitig in der Umgebung eines Zählers aufhalten. Denn dadurch werden, zeitlich geringfügig versetzt, aktuelle Daten vom selben der zyklisch sendenden Zähler über unterschiedliche Funkwege an die Zentrale übermittelt, was u. a. die Zuverlässigkeit der Daten-Auswertungen fördert.
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Bei dem, die beschriebene Relaisfunktion bidirektional ausübenden, Kommunikationsgerät handelt es sich vorzugsweise um ein internetfähiges Mobiltelefon, ein so genanntes Smartphone, das einer Kontaktperson in ihrer Funktion als Mobileinheit dienstlich zur Verfügung steht. Für die bidirektionale Langstrecken-Verbindung zwischen Mobileinheit und Zentrale kann dann der implementierte Mobilfunk-Standard oder eine Internetverbindung unmittelbar genutzt werden. Für bidirektionale Kurzstrecken-Verbindungen zwischen Zähler und Mobiltelefon können Eingriffe in dessen Schaltungsauslegung erforderlich sein, etwa Eingriffe per Software zu Empfangen und Senden in ISM-Bändern. Jedenfalls die Antennenschaltung kann aber im Wesentlichen beibehalten bleiben, da die ISM-Bänder sich bei 868 MHz befinden, also nicht weit abgelegen sind von den europäischen LTE-Uplinksendefrequenzen bei 832 bis 862 MHz. Das gilt entsprechend für die GSM-Technologie, die nahe bei den ISM-Bändern arbeitet. Über eine App kann im Mobiltelefon für die Kurzstrecken-Verbindungen insbesondere zwischen Zähler und Kommunikationsgerät das WLAN-Protokoll, oder wegen besserer Störresistenz bevorzugt das wMbus-Protokoll, bereitgestellt werden.
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Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung mittels einer auf das Funktionswesentliche abstrahierten, nicht maßstabsgerechten Skizze an einem Anwendungs-Beispiel symbolisch erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung veranschaulicht die Relaisfunktionen verschiedener gerade in die Kommunikation zwischen Zähler und Zentrale eingebundener Mobileinheiten.
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Eine Smartmetering-Installation weist ein Netzwerk 11 aus einer Vielzahl an Verbrauchsmessgeräten mit Zählern 12 auf (von denen hier nur einer angedeutet ist). Jeder Zähler 12 verfügt typischerweise über einen Transceiver, dessen Sender periodisch Datenpakete zur Übermittlung des bei diesem Verbraucher akkumulierten Verbrauchsmesswertes aussendet. Von verschiedenen Zählern 12 stammende, durch Zähler- oder Verbraucher-Adressen individualisierte Datenpakete werden im Normalbetrieb (in der Skizze gestrichelt berücksichtigt) über Kurzstreckenverbindungen 20 von einem stationär betriebenen Konzentrator 13 empfangen, und das typischerweise über einen der lizenzfrei zugänglichen ISM-Kanäle. Der Konzentrator 13 übt insoweit eine Relaisfunktion aus, als er die von verschiedenen Zählern 12 adressindividualisiert empfangenen Datenpakete über eine Langstreckenverbindung an den Server einer Zentrale 14 weiterleitet, typischerweise in einem Mobilfunk-Standard über Mobilfunk-Basisstationen. Der Server der Zentrale 14 kann, etwa zur Verbrauchsabrechnung, in der Cloud 15 betrieben werden.
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Diese Abwicklung aber funktioniert beispielsweise noch nicht bei einem Bauvorhaben, bei dem der Konzentrator 13 noch nicht in Betrieb genommen ist, weil die Sender der Zähler 12 noch nicht ihre endgültige Positionierung samt daran orientierter Antennenausrichtung erfahren haben oder vielleicht momentan noch im Montagemodus mit stark reduzierter Sendeleistung betrieben werden. Dennoch kann seitens der Zentrale 14 schon ein wirtschaftliches oder organisatorisches Interesse daran bestehen, aktuelle Verbrauchsgegebenheiten zu erfassen; und sei es nur, um aus plötzlichen Schwankungen des erfassten Verbrauches auf mögliche Störungen im Energieversorgungsnetz vor dem fraglichen Zähler 12 rückschließen zu können.
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Eine Benachrichtigung darüber wird während dieser Betriebsphase erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass für die Relaisfunktion zwischen Zähler 12 und Zentrale 14 eine Anzahl von hier so genannten Mobileinheiten 16 vorgesehen wird. Das sind insbesondere Personen und/oder Fahrzeuge, die dazu mit Kommunikationsgeräten 17 ausgestattet werden, weil sie sich ab und an im örtlichen Bereich des Netzwerkes 11 bewegen. Dabei nähern sie sich unwillkürlich einmal einem der Zähler 12 so weit an, dass dessen Sender trotz nicht idealer Antennenausrichtung und/oder trotz reduzierter Sendeleistung sein Datenpaket an das Kommunikationsgerät 17 dieser Mobileinheit 16 übermitteln kann. Jenes überträgt dann das Datenpaket über eine Langstreckenverbindung 18 weiter an die Zentrale 14. In der können aus diesem Datenpaket, oder aus in unregelmäßiger Folge vom selben Zähler 12 eintreffenden Datenpaketen, Rückschlüsse etwa auf das Betriebsverhalten des mit diesem Zähler 12 ausgestatteten Verbrauchers getroffen werden. Daraus resultierende Steuerungsbefehle zur Messwerterfassung beim Zähler 12 können an diesen übermittelt werden, sofern er für bidirektionalen Funkbetrieb mit einem Transceiver ausgestattet ist. Jedenfalls kann über die Mobilfunk-Langstreckenverbindung 18 eine Nachricht über Unregelmäßigkeiten im Netzwerk 11 rückgemeldet werden. Wenn ungewiss ist, welche der Mobileinheiten 16 momentan gerade günstig für eine derartige Rück-Funkverbindung steht, erfolgt die Rückmeldung vorzugsweise vorsorglich quasi-parallel über mehrere von der Zentrale 14 aus anzusprechende Mobileinheiten 16; oder seitens des Zählers 12 und seitens der Mobileinheiten 16 werden Standortbestimmungen etwa per GPS oder gemäß Mobilfunk-Zellen durchgeführt und zusammen mit den Datenpaketen an die Zentrale 14 übermittelt. Mit dieser Kenntnis können dann von der Zentrale 14 aus momentan besonders günstig positionierte Mobileinheiten 16 für die Rückmeldung über Langstreckenverbindungen 18 direkt angewählt werden.
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Dafür ist es besonders zweckmäßig, die Kommunikationsgeräte 17 der Mobileinheiten 16 auf Basis von Mobiltelefonen zu realisieren, vorzugsweise dafür internetfähige Mobiltelefone, so genannte Smartphones, einzusetzen. Die können mit der Zentrale 14 (und umgekehrt) über den implementierten Internet- oder Mobilfunk-Standard bidirektional langstrecken-kommunizieren. Hardwaremäßig oder, etwa über eine App, softwaremäßig sind sie andererseits dafür ausgelegt, (auch) bidirektionalen Kurzstrecken-Datenfunk 19 etwa über eines der ISM-Bänder im wMbus-Standard abzuwickeln, wie oben näher erläutert.
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Wenn zur Funkübermittlung von Datenpaketen eines in ein Smartmetering-Netzwerk 11 eingebundenen Zählers 12 an eine Zentrale 14 die Relaisfunktion eines stationär betriebenen Konzentrators 13 etwa in einer Aufbauphase – noch – nicht funktionsbereit verfügbar ist, werden also erfindungsgemäß für derartige Relaisfunktionen Mobileinheiten 16 herangezogen, die sich wenigstens gelegentlich in örtlicher Umgebung des Netzwerkes 11 und somit von Zeit zu Zeit auch in der Nähe von dessen Zählern 12 bewegen. Als solche Mobileinheiten 16 können insbesondere Personen und/oder Fahrzeuge dienen, die mit Kommunikationsgeräten 17 für Langstreckenverbindungen 18 im Internet- oder im Mobilfunkstandard ausgerüstet sind. Wenn als Kommunikationsgeräte 17 Mobiltelefone eingesetzt werden, dann sind diese per Hardware oder per Software-App zur Kurzstrecken-Kommunikation 19 mit den Zählern 12 ausgelegt, vorzugsweise über einen ISM-Kanal im wMbus-Standard; dafür erforderliche Softwareeingriffe und/oder die Vorgabe eines Übertragungsprotokolles erfolgen mittels einer App zum Mobiltelefon 17. Für die Langstrecken-Kommunikation 18 mit der Zentrale 14 kann dagegen direkt auf das bei Smartphones implementierte Internet- oder Mobilfunk-Protokoll zurückgegriffen werden; vorzugsweise mit piggybacking der an die Zentrale 14 zu übermittelnden Zählerdaten-Pakete.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Netzwerk
- 12
- Zähler (in 11)
- 13
- Konzentrator (in 11)
- 14
- Zentrale
- 15
- Cloud
- 16
- Mobileinheit
- 17
- Kommunikationsgerät (von 16)
- 18
- Langstrecken-Verbindung und -Kommunikation (17–14)
- 19
- Kurzstrecken-Verbindung und -Kommunikation (12–17)
- 20
- Kurzstrecken-Verbindung und -Kommunikation (12–13)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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