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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer eine aktuelle Uhrzeit betreffenden Zeitinformation durch eine Zentraleinrichtung, wobei wenigstens eine Verbrauchserfassungseinrichtung jeweils Verbrauchsdaten erfasst und/oder oder Verbrauchsdaten, die von wenigstens einer Verbrauchsdatenquelle gesendet werden, empfängt, wobei die Verbrauchsdaten den Verbrauch einer Resource betreffen, wobei die Zentraleinrichtung mit der Verbrauchserfassungseinrichtung kommuniziert, um die durch die Verbrauchserfassungseinrichtung erfassten und/oder empfangenen Verbrauchsdaten zu empfangen und/oder Steueranweisungen an die Verbrauchserfassungseinrichtung zu senden. Daneben betrifft die Erfindung eine Zentraleinrichtung und eine Verbrauchserfassungseinrichtung.
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Ein Resourcenverbrauch, beispielsweise ein Verbrauch von Strom, Wasser, Gas oder Wärme, wird häufig über Verbrauchserfassungseinrichtungen, also beispielsweise Strom-, Wasser-, Gas- und Wärmezähler, erfasst. Die Verbrauchserfassung kann zu Abrechnungszwecken oder zur Prozessüberwachung erfolgen. Zudem kann es erforderlich sein, Steueranweisungen an eine Verbrauchserfassungseinrichtung zu geben, beispielsweise um ihre Konfiguration zu ändern. Im einfachsten Fall erfolgt ein Ablesen von Verbrauchsdaten bzw. eine Anpassung der Konfiguration einer entsprechenden Verbrauchserfassungseinrichtung durch einen Ableser, der die einzelnen Verbrauchserfassungseinrichtungen aufsucht. Dies ist jedoch sehr zeitaufwendig und es entstehen somit auch hohe Kosten für eine Ablesung bzw. Konfigurationsanpassung.
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Um ein Sammeln von Verbrauchsdaten bzw. eine Konfiguration von Verbrauchserfassungseinrichtungen zu erleichtern, ist es bekannt, eine Zentraleinrichtung zu nutzen, die mit mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen kommuniziert. Bei der Zentraleinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Datensammler handeln, der die Verbrauchsdaten vorübergehend zwischenspeichert und zu einem späteren Zeitpunkt an eine andere Zentraleinrichtung oder einen Ableser bereitstellt. Andererseits können die Verbrauchsdaten unmittelbar durch die Zentraleinrichtung selbst ausgewertet werden, beispielsweise um eine Abrechnung zu erstellen oder Ähnliches. Die Daten können einerseits von Verbrauchserfassungseinrichtungen bereitgestellt werden, die selbst Messungen durchführen, andererseits können jedoch auch andere Datensammler als Verbrauchserfassungseinrichtungen dienen, die die Verbrauchsdaten vorangehend von anderen Verbrauchsdatenquellen, beispielsweise von Strom-, Wasser-, Gas- oder Wärmezählern, empfangen haben.
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Unabhängig davon, ob die Verbrauchsdaten zu Abrechnungs- oder zu Prozessüberwachungszwecken erfasst werden, ist es zweckmäßig, Verbrauchsdaten mit einem Zeitstempel zu versehen. Vorzugsweise wird hierbei nicht nur die Zeit erfasst, zu der die Verbrauchsdaten tatsächlich erfasst werden, sondern es wird auch erfasst, wann bestimmte Verbrauchsdaten durch die Zentraleinrichtung empfangen wurden. Andererseits kann es auch zweckmäßig sein, ein Senden von Steueranweisungen zu bestimmten Zeiten durchzuführen, beispielsweise wenn ein Tarifwechsel erfolgen soll oder eine Verbrauchsleitung zu einem bestimmten Zeitpunkt gesperrt werden soll. Daher ist es zweckmäßig, wenn in der Zentraleinrichtung eine Zeitinformation vorhanden ist, die die aktuelle Uhrzeit möglichst genau angibt.
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In Fällen, in denen die Zentraleinrichtung, beispielsweise über das Internet, mit einem Zeitserver, auch network time protocol- bzw. NTP-Server genannt, kommunizieren kann, kann eine Zeitinformation durch diesen bereitgestellt werden. Ein derartiges Vorgehen ist jedoch nicht möglich, wenn ein solcher Server nicht zur Verfügung steht. Dies kann dauerhaft der Fall sein, beispielsweise wenn die Zentraleinrichtung ausschließlich über eine kurzreichweitige Drahtloskommunikation oder kabelgebunden mit den Verbrauchserfassungseinrichtungen kommuniziert und kein solcher Server erreicht werden kann. Eine fehlende Verfügbarkeit eines Zeitservers kann jedoch auch dadurch resultieren, dass der Server oder eine Kommunikationsstrecke vorübergehend ausfällt. In diesem Fall müsste eine interne, potentiell fehlerbehaftete Zeit, verwendet werden, bis der Zeitserver wieder zur Verfügung steht.
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Alternativ oder ergänzend kann eine zentraleinrichtungsseitige Echtzeituhr genutzt werden, die beispielsweise mit einer separaten Stromversorgung, beispielsweise einer Batterie, gespeist werden kann und deren Schaltkreis unabhängig von weiteren Verarbeitungs- und Steuerfunktionen der Zentraleinrichtung genutzt werden kann, auch wenn diese inaktiv ist oder aufgrund einer Fehlfunktion neu gestartet wird. Dies erhöht jedoch die Kosten der Zentraleinrichtung und erfordert einen höheren Wartungsaufwand, da regelmäßig eine Batterie gewechselt werden muss. Zudem kann bereits aufgrund geringer Abweichungen der Taktung verschiedener Echtzeituhren ein Drift zwischen den durch diesen ermittelten Zeiten resultieren, der nur durch eine regelmäßige Synchronisation der Echtzeituhren behoben werden kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitinformation in einer Zentraleinrichtung zur Verbrauchsdatenerfassung robust und mit geringem technischen Aufwand zu ermitteln.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Zentraleinrichtung die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitdaten von der Verbrauchserfassungseinrichtung oder von wenigstens einer der Verbrauchserfassungseinrichtungen empfangen werden, wonach die Zeitinformation in Abhängigkeit der Zeitdaten ermittelt wird.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass Verbrauchserfassungseinrichtungen, insbesondere Verbrauchszähler, ohnehin genaue Zeitdaten benötigen, weshalb in diesen häufig ohnehin Zeitquellen, beispielsweise jeweils eine Art Uhr, insbesondere Echtzeituhren, vorgesehen sind, die teilweise sogar über entsprechende Zeitserver synchronisiert werden. Es ist daher nicht erforderlich, dass die Zentraleinrichtung zu jeder Zeit mit einem Zeitserver kommunizieren kann, da bereits durch übliche Kommunikationspartner, nämlich die Verbrauchserfassungseinrichtungen, ausreichend genaue Zeitdaten bereitgestellt werden können. Somit kann insbesondere auf die Nutzung einer Zeitquelle bzw. einer Echtzeituhr in der Zentraleinrichtung verzichtet werden. Hierdurch kann die Zentraleinrichtung kostengünstig implementiert werden, da die Zeitquelle bzw. Echtzeituhr und ein zugehöriger Energiepuffer nicht implementiert werden müssen. Zudem steigt gegenüber der ausschließlichen Nutzung einer Zeitquelle bzw. Echtzeituhr der Zentraleinrichtung die Betriebssicherheit und Robustheit, da die Zeitquelle bzw. Echtzeituhr der Zentraleinrichtung ansonsten einen single point of failure darstellt, also eine einzelne Komponente, die bei einer Fehlfunktion zu einer Fehlfunktion des gesamten Verbrauchserfassungsnetzes führen kann. Besonders vorteilhaft ist, dass die Zentraleinrichtung ausschließlich mit einer Verbrauchserfassungseinrichtung bzw. mit mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen kommunizieren muss, um die Zeitinformation zu ermitteln. Da für diese Kommunikation ohnehin vorhandene Kommunikationsmittel bzw. bereits bestehende Kommunikationsprotokolle genutzt werden können, beispielsweise eine M-Bus-Verbindung oder Ähnliches, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit minimalem technischen Aufwand implementiert werden.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren können durch die Zentraleinrichtung Zeitdaten von mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen empfangen werden und die Zeitinformation kann in Abhängigkeit dieser mehreren Zeitdaten ermittelt werden. Die verschiedenen Zeitdaten können sich unterscheiden, da beispielsweise verbrauchserfassungseinrichtungsseitige Zeitquellen bzw. Echtzeituhren relativ zueinander driften können. Durch Auswertung mehrerer Zeitdaten von mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen können hieraus resultierende Fehler minimiert werden.
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Den Zeitdaten kann ein jeweiliger Zuverlässigkeitswert zugeordnet werden, der davon abhängt, zu welchem Zeitpunkt für die die jeweiligen Zeitdaten bereitstellende Verbrauchserfassungseinrichtung zuletzt eine Zeitsynchronisation mit einer Referenzeinrichtung durchgeführt wurde, wobei die Zeitinformation in Abhängigkeit der Zuverlässigkeitswerte ermittelt wird. Beispielsweise können die Verbrauchserfassungseinrichtungen mit Hilfe eines Zeitservers synchronisiert werden. Eine entsprechende Synchronisation wird typischerweise erst nach einem längeren Zeitraum durchgeführt, da eine erforderliche Kommunikation aufgrund der großen Zahl der genutzten Verbrauchserfassungseinrichtungen relativ große Kosten erzeugt und insbesondere relativ energieaufwendig sein kann. Die Zeitsynchronisation kann jedoch auch indirekt über die Zentraleinrichtung erfolgen. Diese kann beispielsweise während der Zeitsynchronisation mit einem Zeitserver in Verbindung stehen, über diesen eine aktuelle Zeit ermitteln und diese als Synchronisationsinformation an die einzelnen Verbrauchserfassungseinrichtungen, beispielsweise über einen M-Bus, bereitstellen. Ist zu einem späteren Zeitpunkt der Zeitserver nicht verfügbar, so kann die Zentraleinrichtung die Zeitinformation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Zeitdaten ermitteln, die von den Verbrauchserfassungseinrichtungen bereitgestellt werden.
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Werden Zeitinformationen von mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen empfangen, so kann im einfachsten Fall ein Mittelwert der Zeitdaten berechnet werden. Zuverlässigkeitswerte können hierbei als Gewichtungsfaktoren berücksichtigt werden. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die zuletzt synchronisierten Verbrauchseinrichtungen typischerweise den geringsten Drift von Zeitzählern bzw. den geringsten Zeitfehler aufweisen, indem Zeitdaten dieser Verbrauchserfassungseinrichtungen stärker gewichtet werden.
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Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit ist jedoch möglich, wenn Parameter einer vorgegebenen Verteilungsfunktion, insbesondere einer Standardverteilung, in Abhängigkeit der mehreren Zeitdaten ermittelt werden, wobei ein Mittelwert der Verteilungsfunktion als einer der Parameter ermittelt und als Zeitinformation verwendet wird. Anders ausgedrückt kann eine Verteilungsfunktion an die Zeitdaten gefittet werden, das heißt, es werden mehrere Parameter der Funktion variiert, um ein Maß für die Abweichung der Verteilung der Zeitdaten von der parametrisierten Verteilungsfunktion zu minimieren. Vorzugsweise werden möglichst viele Quellen, also möglichst viele Verbrauchserfassungseinrichtungen, genutzt, um eine große Menge von Zeitdaten bereitzustellen. Hierbei kann jeweils ermittelt werden, wie viele der Zeitdaten einen Zeitpunkt in einem jeweiligen Zeitintervall beschreiben, um eine Verteilung für die Zeitdaten zu erhalten. Parameter der Verteilungsfunktion können nun derart ermittelt werden, dass die Verteilungsfunktion diese Verteilung möglichst genau beschreibt, also dass eine Abweichung der Verteilungsfunktion von der tatsächlichen Verteilung minimiert wird. Hierbei kann der Zuverlässigkeitswert ein Gewicht angeben, also inwieweit ein Zählwert eines jeweiligen Zeitintervalls erhöht wird, wenn die Zeitdaten in diesem Zeitintervall liegen. Es ist auch möglich, den Zuverlässigkeitswert unmittelbar als Wahrscheinlichkeit dafür zu werten, dass die Zeitdaten die aktuelle Zeit angeben. In diesem Fall resultiert unmittelbar eine Verteilung, an die die Verteilungsfunktion gefittet werden kann. Alle diskutierten Ansätze, die die Ermittlung eines Mittelwerts über die Verteilungsfunktion nutzen, haben gegenüber einer direkten Ermittlung von Mittelwerten den Vorteil, dass sogenannte Outlier, also einzelne Zeitdaten, die deutlich von allen anderen Zeitdaten abweichen, die resultierende Zeitinformation weniger beeinflussen. Alternativ oder ergänzend können bekannte Ansätze genutzt werden, um einzelne stark abweichende Zeitdaten zu entfernen, beispielsweise der RANSAC-Algorithmus.
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Die Zentraleinrichtung kann eine Abfragenachricht an die Verbrauchserfassungseinrichtung oder wenigstens eine der Verbrauchserfassungseinrichtungen senden, um die jeweiligen Zeitdaten abzufragen. Sollen Zeitdaten von mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen abgefragt werden, kann eine jeweilige Abfragenachricht gesendet werden oder die Abfragenachricht kann beispielsweise in Form eines Broadcast an alle Verbrauchserfassungseinrichtungen gesendet werden. Ergänzend oder alternativ können Zeitdaten auch empfangen werden, wenn die Verbrauchserfassungseinrichtung oder Verbrauchserfassungseinrichtungen ohne eine entsprechend Abfragenachricht, also beispielsweise periodisch oder bei Erfüllung bestimmter Bedingungen, Zeitdaten an die Zentraleinrichtung senden. Beispielsweise können jeweils die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitdaten mitgesendet werden, wenn Verbrauchsdaten an die Zentraleinrichtung gesendet werden.
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Die Nutzung einer Abfragenachricht, um ein Senden der Zeitdaten auszulösen, sichert einerseits die Aktualität der Zeitdaten und ermöglicht es andererseits eine Roundtrip-Zeit, also die Zeit vom Senden der Abfragenachricht bis zum Empfang der Zeitdaten für die jeweilige Verbrauchserfassungseinrichtung, zu ermitteln. Wird davon ausgegangen, dass die Kommunikationslaufzeit von der Zentraleinrichtung zu der Verbrauchserfassungseinrichtung und umgekehrt näherungsweise gleich ist, so kann aus einer solchen Roundtrip-Zeit ermittelt werden, wieviel Zeit seit dem Senden der Zeitdaten ungefähr vergangen ist. Somit können Signallaufzeiten zumindest weitgehend kompensiert werden. Ein automatisches Senden der Zeitdaten ohne zuvor eingegangene Abfragenachricht kann hingegen vorteilhaft sein, weil in diesem Fall ein einfacheres Kommunikationsprotokoll genutzt werden kann bzw. die Kommunikationseinrichtung der Verbrauchserfassungseinrichtungen weniger komplex sein muss, da sie nicht dazu eingerichtet sein muss, entsprechende Abfragenachrichten zu Empfangen und zu verarbeiten.
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Die ermittelte Zeitinformation kann in einem Zeitzähler der Zentraleinrichtung gespeichert werden, wobei der Zeitzähler beim weiteren Betrieb der Zentraleinrichtung automatisch erhöht wird, um eine aktuelle Uhrzeit bereitzustellen. Der Zeitzähler kann hierbei beispielsweise durch einen Prozessor der Zentraleinrichtung regelmäßig erhöht werden, wobei vorzugsweise kein separater bzw. separat stromversorgter Schaltkreis einer Zeitquelle bzw. Echtzeituhr vorgesehen ist. Der Zeitzähler ist somit deutlich günstiger zu implementieren, weist jedoch potentiell einen höheren Zeitdrift auf und kann beispielsweise seinen Inhalt verlieren, wenn die Zentraleinrichtung inaktiv ist, beispielsweise aktuell nicht bestromt wird, oder wenn ein Fehler in der Zentraleinrichtung auftritt. Diese Situationen können jedoch, wie im Folgenden erläutert, erkannt werden und es kann gemäß dem erläuterten Verfahren in diesen Situationen die aktuelle Uhrzeit bzw. die diese betreffende Zeitinformation ermittelt werden, um den fehlerhaften Inhalt des Zeitzählers zu korrigieren. Somit wird, abgesehen von einer geringfügigen Verzögerung zur Ermittlung der Zeitinformation, eine ähnliche Robustheit und Genauigkeit erreicht, wie bei der Nutzung einer separat energieversorgten Zeitquelle bzw. Echtzeituhr in der Zentraleinrichtung, wobei der Implementierungsaufwand jedoch erheblich geringer ist. Zudem wird vermieden, dass eine Zeitquelle bzw. Echtzeituhr der Zentraleinrichtung als single point of failure wirkt.
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Die Zeitinformation kann insbesondere dann ermittelt werden, wenn die Zentraleinrichtung nach einem Zeitintervall, in dem sie inaktiv war, aktiviert wird und/oder wenn eine Ermittlungsbedingung erfüllt ist, deren Erfüllung von dem aktuellen Wert des oder eines Zeitzählers der Zentraleinrichtung abhängt. Wie vorangehend erläutert kann dies insbesondere dazu dienen, falsche Werte in einem Zeitzähler der Zentralreinrichtung, beispielsweise nach einem Neustart der Zentraleinrichtung, nach einem Fehler in der Zentraleinrichtung oder aufgrund von Drift, zu korrigieren. Die Zentraleinrichtung kann insbesondere dann inaktiv sein, wenn sie nicht bestromt wird oder zum Energiesparen in einen Energiesparmodus bzw. Schlafmodus versetzt ist.
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Eine Abhängigkeit der Ermittlung der Zeitinformation von dem aktuellen Wert des Zeitzählers kann derart implementiert werden, dass regelmäßige Ermittlungen, beispielsweise jede Stunde, jeden Tag oder jede Woche, erfolgen, um einen Drift zu minimieren. Zudem kann eine Auswertung des Wertes des Zeitzählers dazu dienen, Fehler der Zeitzählung zu erkennen. Beispielsweise kann der Wert des Zeitzählers mit Informationen bezüglich der Uhrzeit in durch die Verbrauchserfassungseinrichtung bereitgestellten Verbrauchsdaten verglichen werden. Weichen diese Werte stark voneinander ab, kann die Ermittlungsbedingung erfüllt sein und somit die Zeitinformation neu ermittelt werden und insbesondere in einem internen Zeitzähler gespeichert werden.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung eine Zentraleinrichtung, die zur Teilnahme an dem erfindungsgemäßen Verfahren als Zentraleinrichtung eingerichtet ist. Diese Zentraleinrichtung umfasst insbesondere eine Verarbeitungseinrichtung, die bedarfsgerecht Zeitdaten von einer oder mehreren Verbrauchserfassungseinrichtungen empfängt bzw. von diesen abfragt, um die Zeitinformation zu ermitteln. Die Zentraleinrichtung kann insbesondere einen internen Zeitzähler aufweisen, der, wie vorangehend erläutert, gesetzt und automatisch weitergezählt werden kann. Bei dem internen Zeitzähler handelt es sich vorzugsweise nicht um eine separate Echtzeituhr, sondern der Zeitzähler wird durch ohnehin vorhandene Komponenten der Zentraleinrichtung implementiert.
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Zudem betrifft die Erfindung eine Verbrauchserfassungseinrichtung, die zur Teilnahme an dem erfindungsgemäßen Verfahren als die Verbrauchserfassungseinrichtung oder als eine der Verbrauchserfassungseinrichtungen eingerichtet ist. Die Verbrauchserfassungseinrichtung umfasst insbesondere eine interne Zeitquelle, z.B. eine Echtzeituhr, die die Zeitdaten bereitstellt, bzw. aus deren bereitgestellten Daten die Zeitdaten ermittelt werden. Die Verbrauchserfassungseinrichtung ist insbesondere so eingerichtet, dass sie bei Erfüllung einer Sendebedingung, insbesondere bei einem Empfang einer Abfragenachricht oder regelmäßig, insbesondere in festen Abständen, Zeitdaten an die Zentraleinrichtung sendet.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 die Netzstruktur eines Verbrauchserfassungsnetzes, in dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzt wird und das Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Zentraleinrichtung und mehrerer erfindungsgemäßer Verbrauchserfassungseinrichtungen umfasst,
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 3 eine alternative Netzwerkstruktur eines Verbrauchserfassungsnetzes, in dem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert wird.
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1 zeigt ein Verbrauchsnetz, das eine Zentraleinrichtung 1 umfasst, die mit einer Vielzahl von Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 kommuniziert, um Verbrauchsdaten von diesen zu aggregieren. Die Datenkonzentration kann hierbei lokal erfolgen. Beispielsweise können Daten verschiedener Zähler eines Anwesens gesammelt werden. Die Zentraleinrichtung kann jedoch beispielsweise auch in einem Datenverarbeitungszentrum eines Versorgers angeordnet sein und Daten von einer Vielzahl von Zählern innerhalb eines größeren Gebiets, beispielsweise einer Stadt, sammeln. Die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 5 sind im Beispiel Verbrauchszähler, also beispielsweise Wasser-, Strom-, Gas- oder Wärmezähler. Sie umfassen jeweils eine Messeinrichtung 7 zur Ermittlung der Verbrauchsdaten. Da die Verbrauchsdaten mit einem Zeitstempel versehen werden sollen, weisen die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 -5 zudem jeweils eine Zeitquelle bzw. Echtzeituhr 8 auf, die durch eine separate Energiequelle, beispielsweise eine Batterie, gespeist wird und als separater Schaltkreis bzw. Schaltkreisabschnitt ausgebildet ist, um auch bei einem Ausfall der Bestromung der Messeinrichtung 7 oder anderen Fehlern der Messeinrichtung eine zuverlässige Zeitzählung zu ermöglichen. Die Verbrauchserfassungseinrichtung 6 ist selbst ein Datenaggregator, der über die Kommunikationseinrichtung 17 Messdaten von Verbrauchsdatenquellen 14, 15, 16, also beispielsweise lokalen Sensoren, mit denen die Verbrauchserfassungseinrichtung 6 drahtlos kommuniziert, zu empfangen. Auch diese Verbrauchserfassungseinrichtung 6 weist eine Zeitquelle bzw. Echtzeituhr 18 auf.
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Um eine zeitaufgelöste Protokollierung von Ereignissen zu ermöglichen bzw. um Steuerbefehle zu bestimmten Zeiten an die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 senden zu können, soll auch in der Zentraleinrichtung 1 eine aktuelle Uhrzeit bekannt sein. Um einerseits eine einfache Implementierung der Zentraleinrichtung 1 zu ermöglichen und andererseits eine Zeitquelle bzw. Echtzeituhr in der Zentraleinrichtung 1 als zentrale Fehlerquelle auszuschließen, soll in der Zentraleinrichtung 1 ein Zeitzähler 10 genutzt werden, der durch eine Verarbeitungseinrichtung 9 implementiert wird, die auch den Empfang und die Protokollierung der Verbrauchsdaten bzw. das Senden von Steuerbefehlen an die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 durchführt. Eine derartige Zeitzählung kann über längere Zeiträume dazu führen, dass die durch den Zeitzähler 10 angezeigte aktuelle Uhrzeit von den Uhrzeiten der Zeitquellen bzw. Echtzeituhren 8, 18 abweichen. Zudem führt beispielsweise ein Stromausfall dazu, dass der Wert des Zeitzählers 10 verloren geht, womit in diesem Fall die aktuelle Zeit auf andere Weise ermittelt werden muss. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Zentraleinrichtung 1 bedarfsgerecht eine die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitinformation ermittelt, indem die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitdaten von den Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 empfangen werden, wonach die Zeitinformation in Abhängigkeit dieser Zeitdaten ermittelt wird.
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Dies wird im Folgenden detailliert mit Bezug auf 2 erläutert. In Schritt S1 wird zunächst der aktuelle Wert des Zeitzählers 10, also eine aktuelle Uhrzeit bzw. ein Wert, der die aktuelle Uhrzeit beschreibt, ausgelesen. In Schritt S2 wird überprüft, ob eine Ermittlungsbedingung erfüllt ist, das heißt, ob eine die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitinformation mit Hilfe der Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 ermittelt werden soll. Die Ermittlungsbedingung kann insbesondere erfüllt sein, wenn der Wert des Zeitzählers offensichtlich ungültig ist, also beispielsweise nach einer Unterbrechung der Stromversorgung, wonach der Zeitzähler keinen definierten Wert aufweist, und/oder wenn ermittelt wird, dass der Wert des Zeitzählers 10 aus anderen Gründen fehlerhaft zu sein scheint. Beispielsweise kann erkannt werden, dass die durch den Zeitzähler 10 beschriebene aktuelle Zeit sehr stark von Zeitwerten abweicht, die als Zeitstempel in den Verbrauchsdaten auftreten.
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Ist die Ermittlungsbedingung nicht erfüllt, wird davon ausgegangen, dass der Wert des Zeitzählers 10 gültig ist und die aktuelle Zeit im Wesentlichen korrekt beschreibt. Somit wird im Schritt S3 der Zeitzähler erhöht und das Verfahren wird ab Schritt S1 wiederholt.
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Wird jedoch festgestellt, dass die Ermittlungsbedingung erfüllt ist, so sendet die Zentraleinrichtung 1 in Schritt S4 eine Abfragenachricht an die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6. Hierbei können einzelne Abfragenachrichten an die einzelnen Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 gesendet werden oder es kann beispielsweise ein Broadcast genutzt werden, der an alle Verbrauchserfassungseinrichtungen in einem bestimmten Netz adressiert ist. In Schritt S5 wird die Abfragenachricht durch die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 empfangen und mit Hilfe der Zeitquellen bzw. Echtzeituhren 8, 18 werden Zeitdaten ermittelt, die die aktuelle Uhrzeit betreffen. Diese werden an die Zentraleinrichtung 1 gesendet.
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Die mehreren Zeitdaten werden in Schritt S6 empfangen und in Schritt S7 wird aus diesen die die aktuelle Uhrzeit betreffende Zeitinformation ermittelt. Im einfachsten Fall könnte hierbei eine Mittelwertbildung erfolgen oder es können ausschließlich Zeitdaten einer der Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 ausgewertet werden. Besonders bevorzugt wird jedoch eine Verteilungsfunktion, insbesondere eine Standardverteilung, an die empfangenen Zeitdaten gefittet, das heißt es werden mehrere Parameter der Verteilung bestimmt. Für eine Standardverteilung können der Mittelwert, eine Standardabweichung bzw. Varianz und optional ein Skalierungsfaktor der gesamten Funktion bestimmt werden.
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Der hierbei ermittelte Mittelwert kann dann zur Bestimmung der Zeitinformation genutzt werden bzw. diese direkt darstellen. Durch ein derartiges Vorgehen wird der Vorteil erreicht, dass einzelne Zeitdaten, die eine deutlich von den anderen Zeitdaten abweichende Uhrzeit beschreiben, weniger stark stören. Ergänzend kann, insbesondere wenn eine große Zahl von Verbrauchserfassungseinrichtungen Zeitdaten bereitstellt, beispielsweise ein RANSAC-Algorithmus genutzt werden, um stark abweichende Zeitdaten zu erkennen und zu verwerfen.
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Die in Schritt S7 ermittelte Zeitinformation wird in Schritt S8 genutzt, um den Wert des Zeitzählers 10 zu aktualisieren, das heißt, den Zeitzähler gemäß der mit Hilfe der Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 ermittelten aktuellen Uhrzeit einzustellen.
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Je nach konkretem Anwendungsfall kann das beschriebene Verfahren in mehreren Punkten abgewandelt werden. Statt einer aktiven Abfrage der Zeitdaten kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 unaufgefordert, beispielsweise in festen Zeitabständen, Zeitdaten senden, die bei Erfüllung der Ermittlungsbedingungen empfangen und ausgewertet werden.
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Insbesondere wenn die Zeitdaten aktiv abgefragt werden, kann die Laufzeit dieser Zeitdaten von den Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 zu der Zentraleinrichtung 1 zumindest näherungsweise berücksichtigt werden. Hierzu kann die Roundtrip-Zeit von dem Senden der Abfragenachricht bis zum Empfang der Zeitdaten für die jeweilige Verbrauchserfassungseinrichtung 2 - 6 ermittelt werden und die Hälfte dieser Roundtrip-Zeit kann näherungsweise als die Signallaufzeit von der jeweiligen Verbrauchserfassungseinrichtung 2 - 6 zu der Zentraleinrichtung 1 betrachtet werden, womit die von der entsprechenden Verbrauchserfassungseinrichtung 2 - 6 empfangenen Zeitdaten entsprechend modifiziert werden können.
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Obwohl moderne Zeitquellen bzw. Echtzeituhren 8, 18 typischerweise auch über längere Zeiträume eine gute Zeitsynchronität aufweisen, kann es vorteilhaft sein, diese wiederholt, insbesondere periodisch, mit einer Referenzeinrichtung 11, beispielsweise einem NTP-Server, zu synchronisieren. Dies ist in der 1 schematisch dargestellt. Hierbei wird die Zeitsynchronisation in der Regel durch die Zentraleinrichtung gesteuert. Diese fragt über eine Kommunikationsverbindung 19, typischerweise über das NTP-Protokoll, Zeitinformationen von der Referenzeinrichtung 11 ab und verteilt diese an die Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6. Hierbei liegt eine solche Synchronisierung unter Umständen für die verschiedenen Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 unterschiedlich lange zurück. Es kann typischerweise davon ausgegangen werden, dass die Zeitdaten mit zunehmend längerem Abstand zur letzten Synchronisation zunehmend fehlerbehafteter sind. Es kann somit vorteilhaft sein, den Zeitdaten jeweils einen Zuverlässigkeitswert zuzuordnen, der davon abhängt, zu welchem Zeitpunkt für die die jeweiligen Zeitdaten bereitstellende Verbrauchserfassungseinrichtung 2 - 6 zuletzt eine Zeitsynchronisation mit der Referenzeinrichtung 11 durchgeführt wurde. Dieser Zuverlässigkeitswert kann bei der Ermittlung der Zeitinformation berücksichtigt werden. Insbesondere kann den einzelnen Zeitdaten in Abhängigkeit dieser Verbrauchserfassungseinrichtung bei der Parametrisierung der Verteilungsfunktion ein unterschiedliches Gewicht zugeordnet werden. Werden einfache Berechnungsansätze, beispielsweise eine Mittelwertberechnung der Zeitdaten, zur Ermittlung der Zeitinformation genutzt, kann beispielsweise im Rahmen einer solchen Mittelwertberechnung statt einer Summe der Zeitdaten eine gewichtete Summe genutzt werden, wobei der jeweilige Zuverlässigkeitswert die Gewichtung der einzelnen Zeitdaten bestimmt bzw. beeinflusst.
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3 zeigt eine konkrete Netzwerkarchitektur für ein Verbrauchserfassungsnetzwerk, in der das Verfahren implementiert werden kann. Hierbei werden für die bereits zu 1 diskutierten Komponenten die gleichen Bezugszeichen genutzt. Die Zentraleinrichtung 1 kann über eine kabelgebundene oder kabellose Verbindung 13, beispielsweise einen M-Bus, mit den Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 kommunizieren. Die Verbrauchserfassungseinrichtung 6 kann mit den Verbrauchsdatenquellen 14 - 16 beispielsweise drahtlos kommunizieren. Die Zentraleinrichtung ist über ein wide area network 12, beispielsweise das Internet, mit der Referenzeinrichtung 11 gekoppelt. Solange diese Verbindung zur Verfügung steht, also weder die Referenzeinrichtung 11 noch das Netzwerk 12 gestört ist, können die aktuelle Uhrzeit betreffend die Zeitinformationen durch die Zentraleinrichtung 1 unmittelbar von der Referenzeinrichtung 11 bezogen werden. Zudem kann die Synchronisation der Zeitquellen bzw. Echtzeituhren 8, 18 der Verbrauchserfassungseinrichtungen 2 - 6 mit der Referenzeinrichtung 11 über die Zentraleinrichtung 1 und das Netzwerk 12 erfolgen.
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Steht die Verbindung zu der Referenzeinrichtung 11 zu einem bestimmten Zeitpunkt jedoch nicht zur Verfügung, zu dem eine aktuelle Zeitinformation in der Zentraleinrichtung 1 ermittelt werden soll, kann dies wie vorangehend zu 1 und 2 erläutert erfolgen. Somit wird mit Hilfe des beschriebenen Verfahren erreicht, dass die Zeitinformation auch dann ermittelt werden kann, wenn die Referenzeinrichtung 11 oder das Netzwerk 12 gestört sind, womit die Robustheit des Verbrauchserfassungsnetzes deutlich erhöht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentraleinrichtung
- 2 - 6
- Verbrauchserfassungseinrichtungen
- 7
- Messeinrichtung
- 8
- Echtzeituhr
- 9
- Verarbeitungseinrichtung
- 10
- Zeitzähler
- 11
- Referenzeinrichtung
- 12
- Netzwerk
- 13
- Verbindung
- 14 - 16
- Verbrauchsdatenquellen
- 17
- Kommunikationseinrichtung
- 18
- Echtzeituhr
- 19
- Kommunikationsverbindung
