DE102018222376A1

DE102018222376A1 - Method and device for adapting a functionality of a sensor of a sensor network

Info

Publication number: DE102018222376A1
Application number: DE102018222376.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schlechter; Johannes Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung einer Funktionalität eines Sensors (30) eines Sensornetzwerks (40). Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen von Sensordaten repräsentierend Umfeldinformationen des Sensors (30), Übertragen der Sensordaten in Abhängigkeit vordefinierter Kriterien als Rohdaten oder als mittels eines Datenverarbeitungsmodells des Sensors (30) verarbeitete Rohdaten an einen externen Server (70), Empfangen eines auf Basis der Sensordaten für den Sensor (30) berechneten Datenverarbeitungsmodells vom Server (70) und Anwenden des berechneten Datenverarbeitungsmodells im Sensor (30).The invention relates to a method and a device for adapting a functionality of a sensor (30) of a sensor network (40). The method comprises the steps: acquisition of sensor data representing environment information of the sensor (30), transmission of the sensor data depending on predefined criteria as raw data or as raw data processed by means of a data processing model of the sensor (30) to an external server (70), receiving one on the basis the sensor data for the sensor (30) calculated data processing model from the server (70) and applying the calculated data processing model in the sensor (30).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung einer Funktionalität eines Sensors eines Sensornetzwerks und insbesondere eine Anpassung einer Funktionalität eines loT-Sensors.The present invention relates to a method and device for adapting a functionality of a sensor of a sensor network, and in particular adapting a functionality of a loT sensor.

Aus dem Stand der Technik sind miteinander und/oder mit einem zentralen Server vernetzte Sensoren bekannt, die insbesondere im loT- (Internet of Things) Umfeld eingesetzt werden. Ein durch solche Sensoren gebildetes Sensornetzwerk kann beispielsweise ein Sensornetzwerk einer Heimautomatisierungsanlage sein, welches eingerichtet ist, auf Basis unterschiedlicher Sensoren Informationen über Temperaturen, Luftfeuchtigkeiten, Helligkeiten usw. einzelner Räume eines Gebäudes zu erfassen. Auf Basis dieser Informationen kann beispielweise eine automatische Regelung von Umweltbedingungen in diesen Räumen durchgeführt werden.Sensors which are networked with one another and / or with a central server are known from the prior art and are used in particular in the loT (Internet of Things) environment. A sensor network formed by such sensors can be, for example, a sensor network of a home automation system, which is set up to record information about temperatures, air humidity, brightness, etc. of individual rooms of a building on the basis of different sensors. Based on this information, for example, automatic control of environmental conditions in these rooms can be carried out.

Insbesondere im Zusammenhang mit nicht stationären Sensoren stellt sich häufig das Problem einer Versorgung jeweiliger Sensoren mit elektrischer Energie. Um eine Funktionalität der Sensoren auf Basis einer vordefinierten Energiemenge (die zum Beispiel durch eine Batterie des Sensors bereitgestellt wird) über einen möglichst langen Zeitraum gewährleisten zu können, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Strategien zum bedarfsabhängigen Aktivieren und Deaktivieren einzelner Energieverbraucherkomponenten der Sensoren bekannt.Particularly in connection with non-stationary sensors, the problem of supplying respective sensors with electrical energy often arises. In order to ensure functionality of the sensors based on a predefined amount of energy (which is provided, for example, by a battery of the sensor) over the longest possible period of time, different strategies for activating and deactivating individual energy consumer components of the sensors as required are known from the prior art.

Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Geräte mit integrierten Drahtloskommunikationsschnittstellen bekannt, welche über diese Drahtloskommunikationsschnittstellen mit einer aktualisierten Firmware für jeweilige Geräte gleichen Typs ausgestattet werden können (Firmware Over The Air, kurz FOTA).In addition, devices with integrated wireless communication interfaces are known from the prior art, which can be equipped with an updated firmware for respective devices of the same type via these wireless communication interfaces (firmware over the air, FOTA for short).

„Energy-efficient Routing and Secure Communication in Wireless Sensor Networks“ (Faculty of Engineering and Information Technology UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, SYDNEY, AUSTRALIA, February 2016) beschreibt Aspekte drahtloser Sensornetzwerke, welche in Abhängigkeit eines Energieverbrauchs in unterschiedlichen Arbeitszuständen ihre Funktionsweise anpassen. Als Energieerzeuger werden Solarzellen oder andere Energiegewinnungstechnologien verwendet."Energy-efficient Routing and Secure Communication in Wireless Sensor Networks" (Faculty of Engineering and Information Technology UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, SYDNEY, AUSTRALIA, February 2016) describes aspects of wireless sensor networks that adapt their functionality depending on energy consumption in different working conditions. Solar cells or other energy generation technologies are used as energy generators.

„Dynamic Power Management in Wireless Sensor Networks: State-of-the-Art“, (IEEE Sensors Journal, Vol. 12, No. 5, May 2012) zeigt Strategien eines dynamischen Leistungsmanagements in drahtlosen Sensornetzwerken, welche durch herkömmliche Batterien mit elektrischer Energie versorgt werden. Durch das dynamische Leistungsmanagement werden in Abhängigkeit eines Betriebszustandes und weiterer Umstände Maßnahmen zum Energiesparen ergriffen (beispielsweise durch wahlweises Aus- und Einschalten von Hardware-Komponenten). Zudem werden Vorhersagen über zukünftige Aufgaben verwendet, um eine für die jeweilige Hardware-Komponente geeignete Leistungsstufe und zugeordnete Anlaufzeit zu ermitteln."Dynamic Power Management in Wireless Sensor Networks: State-of-the-Art", (IEEE Sensors Journal, Vol. 12, No. 5, May 2012) shows strategies of dynamic power management in wireless sensor networks, which are based on conventional batteries with electrical energy be supplied. Through dynamic power management, measures to save energy are taken depending on an operating state and other circumstances (for example, by switching hardware components on and off). In addition, predictions about future tasks are used to determine a performance level and assigned start-up time suitable for the respective hardware component.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Anpassung einer Funktionalität eines Sensors eines Sensornetzwerks vorgeschlagen. Der Sensor kann beispielsweise ein mobiler oder ein stationärer Sensor, insbesondere ein loT- (Internet of Things) Sensor und bevorzugt ein Sensor eines Heimautomatisierungssystems sein. Als ein Sensor eines Heimautomatisierungssystems kann der Sensor beispielsweise ein Thermostat, ein Rauchmelder, ein Außentemperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor usw. sein. Darüber hinaus kann der Sensor auch ein Sensor für eine Industrieanlage oder ein Logistiksystem usw. sein. Der Sensor kann über eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit mit einem Dateneingang und einem Datenausgang verfügen, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte mittels eines Computerprogramms auszuführen. Mit anderen Worten soll hier unter dem Begriff „Sensor“ ein intelligenter Sensor verstanden werden, welcher neben einer reinen Erfassung spezifischer Sensorsignale darüber hinaus in der Lage ist, analoge Sensorsignale in digitale Sensordaten zu wandeln und/oder die Sensordaten zumindest teilweise innerhalb des Sensors zu verarbeiten und/oder die Sensordaten und/oder die verarbeiteten Sensordaten innerhalb eines Sensornetzwerkes auszutauschen. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Wandlung analoger Sensorsignale in digitale Sensordaten keine Voraussetzung, aber eine bevorzugte Ausgestaltung für das erfindungsgemäße Verfahren ist. D. h., dass durch den Sensor erfasste analoge Sensorsignale auch in analoger Form verarbeitet und innerhalb des Sensornetzwerkes in analoger Form ausgetauscht werden können.According to a first aspect of the present invention, a method for adapting a functionality of a sensor of a sensor network is proposed. The sensor can be, for example, a mobile or a stationary sensor, in particular a loT (Internet of Things) sensor and preferably a sensor of a home automation system. As a sensor of a home automation system, the sensor can be, for example, a thermostat, a smoke detector, an outside temperature sensor, a humidity sensor, etc. In addition, the sensor can also be a sensor for an industrial plant or a logistics system, etc. The sensor can have an evaluation unit according to the invention with a data input and a data output, the evaluation unit being set up to carry out the method steps according to the invention by means of a computer program. In other words, the term “sensor” is to be understood here as an intelligent sensor which, in addition to the mere detection of specific sensor signals, is also capable of converting analog sensor signals into digital sensor data and / or at least partially processing the sensor data within the sensor and / or to exchange the sensor data and / or the processed sensor data within a sensor network. It should be pointed out that converting analog sensor signals into digital sensor data is not a requirement, but is a preferred embodiment for the method according to the invention. This means that analog sensor signals detected by the sensor can also be processed in analog form and exchanged in analog form within the sensor network.

Ferner kann der Sensor über eine sensorinterne Energieversorgung verfügen, welche beispielsweise auf Basis einer Batterie und/oder eines Kondensators und/oder eines Solarmoduls des Sensors sichergestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor (insbesondere ein stationärer Sensor) auch mittels einer externen Energiequelle betrieben werden, welche dem Sensor elektrische Energie kabelgebunden zuführen kann. Weiter alternativ oder zusätzlich kann der Sensor auch mittels einer induktiven Kopplung während eines regulären Betriebs und/oder eines Ladevorgangs des Sensors drahtlos mit Energie versorgt werden.Furthermore, the sensor can have an internal energy supply, which can be ensured, for example, on the basis of a battery and / or a capacitor and / or a solar module of the sensor. As an alternative or in addition, the sensor (in particular a stationary sensor) can also be operated by means of an external energy source, which can supply the sensor with electrical energy via a cable. Further alternatively or additionally, the sensor can also by means of an inductive coupling during regular operation and / or a charging process of the sensor can be supplied with energy wirelessly.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Sensordaten repräsentierend Umfeldinformationen des Sensors erfasst. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Auswerteeinheit des Sensors informationstechnisch mit einer Messeinheit des Sensors verbunden sein. Die Messeinheit kann wiederum informationstechnisch mit einem oder mehreren Messfühlern verbunden sein, welche eingerichtet sind, Umfeldinformationen im Bereich des Sensors zu erfassen. Hierfür können der oder die Messfühler bevorzugt derart in bzw. an einer Wandung eines Gehäuses des Sensors angeordnet sein, dass durch jeweilige Messfühler zu erfassende Umfeldinformationen in ausreichender Stärke und Qualität erfasst werden können. Als zu erfassende Sensordaten kommen beispielsweise eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit, eine Helligkeit, eine Luftverschmutzung, ein Rauchpartikelanteil in der Luft und grundsätzlich beliebige weitere Sensordaten in Frage. Durch die jeweiligen Messfühler erzeugte Sensorsignale können durch die Messeinheit des Sensors empfangen und beispielsweise einer A/D-Wandlung unterzogen werden. Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung einer Messeinheit können die Sensorsignale auch direkt durch die erfindungsgemäße Auswerteeinheit empfangen werden, welche über geeignete digitale und/oder analoge Schnittstellen verfügen kann. D. h., eine A/D-Wandlung analoger Sensorsignale kann auch mittels eines A/D-Wandlers der Auswerteeinheit durchgeführt werden. Weiter alternativ oder zusätzlich kann der Messfühler ein aktiver Messfühler sein, welcher die erfassten Sensorsignale selbstständig verarbeiten (z.B. A/D-Wandlung, Verstärkung, Filterung, usw.) und in entsprechend vorverarbeiteter analoger und/oder digitaler Form an die Auswerteeinheit übertragen kann. Die erfassten Sensordaten können vor einer weiteren Verarbeitung zudem in einer an die Auswerteeinheit intern und/oder extern angebundenen Speichereinheit des Sensors abgelegt werden.In a first step of the method according to the invention, sensor data representing environmental information of the sensor are recorded. For this purpose, the evaluation unit of the sensor according to the invention can be connected to a measuring unit of the sensor in terms of information technology. The measuring unit can in turn be connected in terms of information technology to one or more sensors, which are set up to record environmental information in the area of the sensor. For this purpose, the sensor or sensors can preferably be arranged in or on a wall of a housing of the sensor in such a way that environmental information to be recorded by the respective sensor can be recorded with sufficient strength and quality. Possible sensor data to be recorded are, for example, a temperature, a humidity, a brightness, air pollution, a proportion of smoke particles in the air and, in principle, any further sensor data. Sensor signals generated by the respective measuring sensors can be received by the measuring unit of the sensor and, for example, be subjected to an A / D conversion. Alternatively or in addition to using a measuring unit, the sensor signals can also be received directly by the evaluation unit according to the invention, which can have suitable digital and / or analog interfaces. That is, an A / D conversion of analog sensor signals can also be carried out by means of an A / D converter of the evaluation unit. Further alternatively or additionally, the measuring sensor can be an active measuring sensor, which independently processes the detected sensor signals (e.g. A / D conversion, amplification, filtering, etc.) and can transmit them to the evaluation unit in a correspondingly preprocessed analog and / or digital form. Before further processing, the recorded sensor data can also be stored in a memory unit of the sensor that is internally and / or externally connected to the evaluation unit.

In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Sensordaten in Abhängigkeit vordefinierter Kriterien als Rohdaten und/oder als mittels eines Datenverarbeitungsmodells des Sensors verarbeitete Rohdaten an einen externen Server übertragen. Das Datenverarbeitungsmodell kann insbesondere ein sensorspezifisches Datenverarbeitungsmodell sein. Als Rohdaten sollen in diesem Zusammenhang jene Daten verstanden werden, welche die durch den Sensor unmittelbar erfassten Sensorsignale repräsentieren. Für den Fall, dass die Sensorsignale in der Auswerteeinheit in digitaler Form vorliegen, können die Rohdaten somit die Gesamtheit der digital erfassten Sensordaten innerhalb eines Zeitraums repräsentieren. In Abhängigkeit einer hierfür eingesetzten, vordefinierten Abtastrate für die A/D-Wandlung (z.B. 10 Hz, 1 kHz, 100 kHz oder beliebige andere Werte) wird durch den Sensor eine entsprechende Anzahl an Rohdaten pro Zeiteinheit erzeugt. Darüber hinaus soll der Begriff „Rohdaten“ im weitesten Sinn auch in einem gewissen Umfang vorverarbeitete Sensordaten umfassen. Mit anderen Worten sollen unter Rohdaten auch jene Sensordaten verstanden werden, die zum Beispiel einer Reduzierung der Abtastrate zur Datenreduzierung und/oder einer Filterung zum Reduzieren oder Entfernen unerwünschter überlagerter Störanteile (z.B. Rauschsignale) in den Sensordaten und/oder einer Normierung und/oder einer Verstärkung unterzogen wurden, wobei die ursprünglich erfassten Nutzdaten im Wesentlichen in ihrer ursprünglichen Form erhalten bleiben. Als verarbeitete Rohdaten sollen hier jene Sensordaten verstanden werden, die mittels des Datenverarbeitungsmodells des Sensors in eine andere Repräsentation überführt werden (z.B. mittels einer Frequenztransformation, Mittelwertbildung, Frequenzfilterung, usw.). Darüber hinaus können die Sensordaten mittels des Datenverarbeitungsmodells auch diversen anderen Berechnungen unterzogen werden, um beispielsweise aus den Sensordaten abgeleitete Größen zu ermitteln. Mittels einer Kommunikationsschnittstelle des Sensors können die Rohdaten und/oder die verarbeiteten Rohdaten anschließend an den Server übertragen werden. Die Kommunikationsschnittstelle kann eine drahtgebundene und/oder Drahtloskommunikationsschnittstelle des Sensors sein, wobei insbesondere im Zusammenhang mit nicht stationären Sensoren bevorzugt eine Drahtloskommunikationsschnittstelle eingesetzt werden kann, welche im Folgenden stellvertretend für beide Schnittstellenvarianten beschrieben werden soll, ohne das erfindungsgemäße Verfahren auf diese einzuschränken. Die Drahtloskommunikationsschnittstelle kann informationstechnisch mit der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit verbunden sein und beispielsweise eine Mobilfunk-, eine WLAN-, eine Bluetooth-, eine LoRa- (Long Range Wide Area Network), oder eine Sigfox-Schnittstelle oder eine davon abweichende Drahtloskommunikationsschnittstelle sein. Bevorzugt können für den erfindungsgemäßen Sensor Kommunikationsschnittstellen mit einem niedrigen Energieverbrauch eingesetzt werden. Weiter bevorzugt wird ein Datenvolumen der vom Sensor gesendeten Sensordaten vor der Übertragung an den Server mittels aus dem Stand der Technik bekannter Komprimierungsalgorithmen in geeigneter Weise reduziert (z.B. mittels Entropiecodierung). Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass ein in einem vordefinierten Zeitraum erfasstes Datenvolumen von Rohdaten um Größenordnungen größer sein kann, als ein Datenvolumen der verarbeiteten Rohdaten in einem identischen Zeitraum. Dies ist als Empfehlung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens und nicht als Einschränkung auf diesen Fall zu betrachten. So ist es auch denkbar, dass sich die Verhältnisse der jeweiligen Datenvolumina in bestimmten Einsatzszenarien (bevorzugt nur kurzzeitig) umkehren können.In a second step of the method according to the invention, the sensor data are transmitted to an external server as raw data and / or as raw data processed by means of a data processing model of the sensor, depending on predefined criteria. The data processing model can in particular be a sensor-specific data processing model. In this context, raw data should be understood to mean those data which represent the sensor signals detected directly by the sensor. In the event that the sensor signals are present in digital form in the evaluation unit, the raw data can thus represent the entirety of the digitally recorded sensor data within a period of time. Depending on a predefined sampling rate used for the A / D conversion (for example 10 Hz, 1 kHz, 100 kHz or any other value), the sensor generates a corresponding number of raw data per unit of time. In addition, the term “raw data” in the broadest sense is also intended to include to a certain extent preprocessed sensor data. In other words, raw data should also be understood to mean those sensor data which, for example, reduce the sampling rate to reduce data and / or filter to reduce or remove unwanted superimposed interference components (e.g. noise signals) in the sensor data and / or standardization and / or amplification have been subjected to, whereby the originally recorded user data are essentially retained in their original form. Processed raw data are to be understood here as those sensor data which are converted into another representation by means of the data processing model of the sensor (for example by means of a frequency transformation, averaging, frequency filtering, etc.). In addition, the data processing model can also be used to subject the sensor data to various other calculations, for example in order to determine variables derived from the sensor data. The raw data and / or the processed raw data can then be transmitted to the server by means of a communication interface of the sensor. The communication interface can be a wired and / or wireless communication interface of the sensor, wherein in particular in connection with non-stationary sensors, a wireless communication interface can preferably be used, which is to be described below as representative of both interface variants without restricting the method according to the invention to them. In terms of information technology, the wireless communication interface can be connected to the evaluation unit according to the invention and can be, for example, a mobile radio, a WLAN, a Bluetooth, a LoRa (Long Range Wide Area Network), or a Sigfox interface or a different wireless communication interface. Communication interfaces with low energy consumption can preferably be used for the sensor according to the invention. More preferably, a data volume of the sensor data sent by the sensor is reduced in a suitable manner before transmission to the server by means of compression algorithms known from the prior art (for example by means of entropy coding). In principle, it can be assumed that a data volume of raw data recorded in a predefined time period can be orders of magnitude larger than a data volume of the processed raw data in an identical time period. This is to be regarded as a recommendation in the sense of the method according to the invention and not as a restriction to this case. So it is also conceivable that the conditions of the be able to reverse the respective data volumes in certain application scenarios (preferably only for a short time).

Als vordefinierte Kriterien kommen beispielsweise ein aktueller Energiezustand des Sensors und/oder weiter unten beschriebene vordefinierte Kriterien in Frage. Da das Senden von Sensordaten häufig einen großen Teil der im Sensor gespeicherten Energie verbraucht, ist es im Sinne einer möglichst langen Einsatzfähigkeit des Sensors vorteilhaft, die Sensordaten nur dann als Rohdaten zu versenden, wenn der die Sensordaten verarbeitende Server die Rohdaten tatsächlich benötigt und für die Rohdatenübertragung eine ausreichende Restenergiemenge im Sensor vorhanden ist. In der Regel werden in Abhängigkeit der vordefinierten Kriterien entweder nur die Rohdaten (im Folgenden auch „Sensordaten“ genannt) oder nur die mittels des Datenverarbeitungsmodells des Sensors verarbeiteten Rohdaten (im Folgenden auch „verarbeitete Sensordaten“ genannt) an den Server übertragen. In bestimmten Einsatzszenarien ist es aber auch denkbar, dass die Sensordaten und die verarbeiteten Sensordaten zumindest für einen gewissen Zeitraum parallel an den Server übertragen werden. Ein solches Einsatzszenario kann beispielsweise ein Fall sein, in dem der Server zur Sicherstellung einer Funktion des Sensornetzwerkes kontinuierlich mit den verarbeiteten Sensordaten des Sensors versorgt werden muss, während er beispielsweise aufgrund veränderter Randbedingungen ein neues Datenverarbeitungsmodell für den Sensor erstellen muss, wofür er auch die ungefilterten bzw. unbearbeiteten Sensordaten des Sensors benötigt.For example, a current energy state of the sensor and / or predefined criteria described below can be used as predefined criteria. Since the sending of sensor data often consumes a large part of the energy stored in the sensor, it is advantageous in terms of the longest possible usability of the sensor to send the sensor data as raw data only if the server processing the sensor data actually needs the raw data and for that A sufficient amount of residual energy is available in the sensor. Depending on the predefined criteria, either only the raw data (hereinafter also referred to as “sensor data”) or only the raw data processed using the data processing model of the sensor (hereinafter also referred to as “processed sensor data”) are transmitted to the server. In certain application scenarios, however, it is also conceivable that the sensor data and the processed sensor data are transmitted to the server in parallel at least for a certain period of time. Such an application scenario can be, for example, a case in which the server has to be continuously supplied with the processed sensor data to ensure a function of the sensor network, while it has to create a new data processing model for the sensor, for example, due to changed boundary conditions, for which it also uses the unfiltered or unprocessed sensor data from the sensor.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den Sensor ein auf Basis der Sensordaten für den Sensor berechnetes Datenverarbeitungsmodell vom Server empfangen. Dies kann wie oben beschrieben beispielsweise im Ansprechen auf veränderte Randbedingungen im Umfeld des Sensors und/oder des Servers erfolgen und/oder aufgrund einer veränderten Funktion für den Sensor und/oder aufgrund weiterer denkbarer Ereignisse. Das durch den Server berechnete Datenverarbeitungsmodell kann beispielsweise auf eine optimierte Verarbeitung der Rohdaten auf dem Sensor abzielen und/oder eine Energieeffizienz des Sensors steigern und/oder eine angepasste Funktion für den Sensor realisieren. Darüber hinaus kann der Sensor initial beispielsweise mit einem generischen Datenverarbeitungsmodell ausgestattet sein, welches lediglich eingerichtet ist, Sensordaten zu Erfassen und diese an den Server zu übertragen, ohne dass der Sensor bereits konkrete funktionale Berechnungen auf Basis der Sensordaten durchführt. Erst durch das Übermitteln des durch den Server auf Basis der Sensordaten berechneten Datenverarbeitungsmodells an den Sensor und dessen anschließende Anwendung im Sensor wird dem Sensor auf diese Weise eine entsprechende Funktion zugewiesen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Sensor in einer zunächst unbekannten Umgebung eingesetzt wird. D. h., dass auf Basis der Sensordaten der unbekannten Umgebung eine geeignete Funktion für den Sensor erlernt wird. Ferner kann initial anstelle des generischen Datenverarbeitungsmodells (welches durch das vom Server berechnete Datenverarbeitungsmodell ersetzt werden kann) auch eine separate Firmware des Sensors zum Erfassen und Übertragen der Sensordaten verwendet werden.In a third step of the method according to the invention, a data processing model calculated on the basis of the sensor data for the sensor is received by the server. As described above, this can take place, for example, in response to changed boundary conditions in the environment of the sensor and / or the server and / or on the basis of a changed function for the sensor and / or on the basis of further conceivable events. The data processing model calculated by the server can, for example, aim at optimized processing of the raw data on the sensor and / or increase energy efficiency of the sensor and / or implement an adapted function for the sensor. In addition, the sensor can initially be equipped, for example, with a generic data processing model which is only set up to record sensor data and to transmit it to the server without the sensor already carrying out specific functional calculations based on the sensor data. Only when the data processing model calculated by the server on the basis of the sensor data is transmitted to the sensor and subsequently used in the sensor is the sensor assigned a corresponding function. This can be used particularly advantageously if the sensor is used in an initially unknown environment. This means that a suitable function for the sensor is learned on the basis of the sensor data of the unknown environment. Furthermore, instead of the generic data processing model (which can be replaced by the data processing model calculated by the server), a separate firmware of the sensor can also be used to acquire and transmit the sensor data.

Bevorzugt wird ein Datenvolumen des vom Sensor gesendeten Datenverarbeitungsmodells vor der Übertragung an den Sensor mittels aus dem Stand der Technik bekannter Komprimierungsalgorithmen in geeigneter Weise reduziert. Das empfangene, berechnete Datenverarbeitungsmodell kann wiederum in der Speichereinheit des Sensors abgelegt werden.A data volume of the data processing model sent by the sensor is preferably reduced in a suitable manner prior to the transmission to the sensor by means of compression algorithms known from the prior art. The received, calculated data processing model can in turn be stored in the memory unit of the sensor.

In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das berechnete Datenverarbeitungsmodell im Sensor angewendet. Zu diesem Zweck kann ein bislang durch den Sensor verwendetes Datenverarbeitungsmodell durch das berechnete Datenverarbeitungsmodell im Speicher überschrieben oder parallel vorgehalten werden. Ein geeigneter Zeitpunkt für das Umschalten vom bisherigen Datenverarbeitungsmodell auf das berechnete Datenverarbeitungsmodell kann durch den Server an den Sensor übertragen werden oder vom Sensor selbst festgelegt werden. Für den Fall, dass das berechnete Datenverarbeitungsmodell parallel zum bisherigen Datenverarbeitungsmodell im Speicher des Sensors vorgehalten wird, ist es darüber hinaus denkbar, in geeigneter Weise zwischen den beiden Datenverarbeitungsmodellen umzuschalten. Dieses Umschalten kann in Abhängigkeit vordefinierter Randbedingungen erfolgen, die durch den Sensor und/oder den Server ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Umschalten entsprechend durch den Server initiiert werden. Darüber hinaus kann der Sensor vom Server weitere berechnete Datenverarbeitungsmodelle empfangen, welche ebenfalls parallel in der Speichereinheit des Sensors vorgehalten und analog zu obiger Beschreibung ausgewählt werden können.In a fourth step of the method according to the invention, the calculated data processing model is applied in the sensor. For this purpose, a data processing model previously used by the sensor can be overwritten by the calculated data processing model in the memory or kept in parallel. A suitable point in time for switching from the previous data processing model to the calculated data processing model can be transmitted to the sensor by the server or can be determined by the sensor itself. In the event that the calculated data processing model is stored in the sensor memory parallel to the previous data processing model, it is also conceivable to switch between the two data processing models in a suitable manner. This switching can take place depending on predefined boundary conditions, which are determined by the sensor and / or the server. Alternatively or additionally, the switchover can be initiated accordingly by the server. In addition, the sensor can receive further calculated data processing models from the server, which are also held in parallel in the memory unit of the sensor and can be selected analogously to the description above.

Gemäß der oben beschriebenen Verfahrensschritte ist der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Sensornetzwerk zusammenfassend eingerichtet, eine Funktion des Sensors individuell und in Abhängigkeit unterschiedlicher vordefinierter Kriterien anzupassen.According to the method steps described above, the sensor according to the invention and the sensor network according to the invention are set up to adapt a function of the sensor individually and depending on different predefined criteria.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen die vordefinierten Kriterien zusätzlich zu dem oben bereits beschriebenen aktuellen Energiezustand, alternativ oder zusätzlich ein maximal verfügbares Datenvolumen und/oder eine Mindestübertragungsrate für das übertragen der Sensordaten. Ein maximal verfügbares Datenvolumen kann beispielsweise durch einen volumenbegrenzten Mobilfunktarif vorgegeben sein, wodurch eine Übertragung von Rohdaten nur dann erfolgen kann, wenn innerhalb eines Abrechnungszeitraums des Mobilfunktarifs ein noch ausreichendes Datenvolumen für eine Rohdatenübertragung zur Verfügung steht. Ein maximal verfügbares Datenvolumen kann auch durch verfügbare Sendezeiträume für den Sensor in einem Zeitmultiplexbetrieb des Sensornetzwerkes vorgegeben sein. Für den Fall, dass eine zwischen dem Sensor und dem Server verwendete Drahtloskommunikationsverbindung Verbindungsschwankungen unterliegt, kann auch das Unterschreiten einer vordefinierten Mindestübertragungsrate für das Übertragen von Rohdaten entsprechende Einschränkungen mit sich bringen. Weiter alternativ oder zusätzlich können die vordefinierten Kriterien auch eine Mindestbetriebsdauer des Sensors und/oder Betriebszeiträume des Sensors und/oder bevorzugt Übertragungszeiträume für die Sensordaten umfassen. Mit anderen Worten kann eine vordefinierte Mindestbetriebsdauer des Sensors gegebenenfalls nicht eingehalten werden, wenn in einem aktuellen Ladezyklus der Batterie des Sensors neben den verarbeiteten Sensordaten einmalig oder mehrfach Rohdaten des Sensors übertragen werden sollen. Je nach Einsatzszenario kann ein Einhalten der vordefinierten Mindestbetriebsdauer des Sensors eine höhere Priorität besitzen, als eine potentielle Aktualisierungsmöglichkeit des Datenverarbeitungsmodells auf Basis der Rohdatenübertragung. Ähnliches kann für die vordefinierten Betriebszeiträume des Sensors gelten, die beispielsweise sicherstellen können, dass die verarbeiteten Sensordaten in bestimmten Betriebszeiträumen unterbrechungsfrei an den Server übertragen werden können. Die bevorzugten Übertragungszeiträume können insbesondere dann vorteilhaft genutzt werden, wenn die Rohdaten außerhalb eines regulären Betriebs des Sensors, also zum Beispiel während eines Ladevorgangs des Sensors, nur zu einem bestimmten Zeitpunkt übertragen werden sollen. Die vordefinierten Übertragungszeiträume zur Rohdatenübertragung können darüber hinaus durch den Server festgelegt werden, indem dieser mittels einer Datenanforderungsnachricht an den Sensor eine unmittelbare Übertragung der Rohdaten oder eine Übertragung zu einem späteren Zeitpunkt beim Sensor anfordert. Weiter alternativ oder zusätzlich können die vordefinierten Kriterien eine maximal zulässige Sendeleistung umfassen. Dies kann zum Beispiel dann relevant sein, wenn eine Sendeleistung zur Erhöhung einer Zuverlässigkeit bzw. zur Erhöhung einer Datenübertragungsrate einer aktuellen Verbindung durch den Sensor aufgrund bestimmter Gegebenheiten nicht erhöht werden kann bzw. darf. In einem solchen Fall kann der Sensor aufgrund einer damit potentiell einhergehenden geringen Datenübertragungsrate wiederum auf eine Übertragung der vorverarbeiteten Sensordaten beschränkt werden. Eine maximal zulässige Sendeleistung kann beispielsweise im Umfeld medizinischer Geräte oder hochsensibler Messgeräte vorgegeben sein.In an advantageous embodiment of the present invention, the predefined include Criteria in addition to the current energy state already described above, alternatively or additionally a maximum available data volume and / or a minimum transmission rate for the transmission of the sensor data. A maximum available data volume can be specified, for example, by a volume-limited mobile radio tariff, which means that raw data can only be transmitted if there is sufficient data volume available for raw data transmission within a billing period of the mobile radio tariff. A maximum available data volume can also be predetermined by available transmission periods for the sensor in a time-division multiplex operation of the sensor network. In the event that a wireless communication connection used between the sensor and the server is subject to connection fluctuations, falling below a predefined minimum transmission rate for the transmission of raw data can also result in corresponding restrictions. Further alternatively or additionally, the predefined criteria can also include a minimum operating period of the sensor and / or operating periods of the sensor and / or preferably transmission periods for the sensor data. In other words, a predefined minimum operating time of the sensor may not be maintained if, in addition to the processed sensor data, one or more times raw data of the sensor are to be transmitted in a current charging cycle of the sensor battery. Depending on the application scenario, compliance with the predefined minimum operating time of the sensor may have a higher priority than a potential update option for the data processing model based on the raw data transmission. The same can apply to the predefined operating periods of the sensor, which can ensure, for example, that the processed sensor data can be transmitted to the server without interruption in certain operating periods. The preferred transmission periods can be used particularly advantageously if the raw data are to be transmitted only at a certain point in time outside of a regular operation of the sensor, that is to say, for example, during a charging process of the sensor. The predefined transmission periods for the raw data transmission can also be defined by the server by requesting an immediate transmission of the raw data or a transmission at a later time to the sensor by means of a data request message to the sensor. Alternatively or additionally, the predefined criteria can include a maximum permissible transmission power. This can be relevant, for example, if a transmission power to increase reliability or to increase a data transmission rate of a current connection cannot or should not be increased by the sensor due to certain circumstances. In such a case, the sensor can in turn be limited to a transmission of the preprocessed sensor data due to the potentially associated low data transmission rate. A maximum permissible transmission power can be specified, for example, in the environment of medical devices or highly sensitive measuring devices.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Datenverarbeitungsmodell in Abhängigkeit einer Funktion und/oder einer Position und/oder eines Umfeldes und/oder eines Energieverbrauchs und/oder einer Antwortzeit des Sensors angepasst. Eine Anpassung der Funktion kann zum Beispiel eine Optimierung von Verarbeitungsalgorithmen einer aktuellen Funktion des Sensors oder eine Zuweisung einer vollständig neuen Funktion für den Sensor bedeuten. Eine Anpassung in Abhängigkeit einer Position kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn der Sensor ein mobiler Sensor ist, der an einer neuen Position angeordnet wurde, oder der sich selbstständig zu einer neuen Position begeben hat. In einem solchen Fall kann es erforderlich sein, das Datenverarbeitungsmodells an veränderte Randbedingungen entsprechend anzupassen. Als Beispiel sei hier eine Neupositionierung eines Temperatursensors in einem Raum eines Gebäudes genannt, welcher von einer bodennahen Anordnung in eine deckennahe Anordnung gebracht wird. Aufgrund damit einhergehender Temperaturunterschiede der Raumluft an den jeweiligen Positionen kann eine Anpassung an die neue Position erforderlich sein. Eine Anpassung des Datenverarbeitungsmodells aufgrund einer Veränderung des Umfeldes des Sensors kann beispielsweise durch eine Hinzunahme zusätzlicher Sensoren im Umfeld des Sensors erfolgen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn eine Funktion des Sensors nach der Hinzunahme der weiteren Sensoren teilweise auf die weiteren Sensoren übertragen wird. D. h., dass beispielsweise jeder der Sensoren nur noch eine Teilmenge der ursprünglich im einzelnen Sensor erfassten Gesamtmenge von Sensordaten erfasst. Eine Abhängigkeit des Datenverarbeitungsmodells vom Energieverbrauch des Sensors kann sich u.a. dadurch ergeben, dass eine ursprünglich für den Sensor veranschlagte Betriebsdauer aufgrund aktueller Gegebenheiten verlängert werden muss. Dies kann eine Reduzierung der Rechen- und/oder Übertragungsaktivitäten des Sensors erforderlich machen, was durch ein entsprechend angepasstes Datenverarbeitungsmodell erreicht werden kann. Für den Fall, dass eine Berechnung der verarbeiteten Sensordaten und/oder eine Übertragung der verarbeiteten Sensordaten in bestimmten Einsatzszenarien hinsichtlich vordefinierter maximal zulässiger Antwortzeiten des Gesamtsystems zu lange dauern, kann diesem Problem ebenfalls mit einer Anpassung des Datenverarbeitungsmodells begegnet werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the data processing model is adapted as a function of a function and / or a position and / or an environment and / or an energy consumption and / or a response time of the sensor. Adapting the function can mean, for example, optimizing processing algorithms for a current function of the sensor or assigning a completely new function for the sensor. An adjustment depending on a position can be particularly advantageous if the sensor is a mobile sensor that has been arranged at a new position or that has moved itself to a new position. In such a case, it may be necessary to adapt the data processing model to changed boundary conditions accordingly. An example is a repositioning of a temperature sensor in a room of a building, which is brought from an arrangement close to the floor to an arrangement close to the ceiling. Due to the associated temperature differences in the room air at the respective positions, an adaptation to the new position may be necessary. The data processing model can be adapted due to a change in the environment of the sensor, for example by adding additional sensors in the environment of the sensor. This can be particularly advantageous if a function of the sensor is partially transferred to the further sensors after the additional sensors have been added. This means that, for example, each of the sensors only records a subset of the total amount of sensor data originally recorded in the individual sensor. A dependency of the data processing model on the energy consumption of the sensor can include as a result of the fact that an operating period originally estimated for the sensor must be extended due to current circumstances. This can make it necessary to reduce the computing and / or transmission activities of the sensor, which can be achieved by means of an appropriately adapted data processing model. In the event that a calculation of the processed sensor data and / or a transmission of the processed sensor data takes too long in certain application scenarios with regard to predefined maximum permissible response times of the overall system, this problem can also be countered by adapting the data processing model.

Weiter alternativ oder zusätzlich kann das Datenverarbeitungsmodell auch in Abhängigkeit einer erforderlichen Sensordatenqualität und/oder einer Aktualisierungsrate der Sensordaten und/oder einer Entropie der Sensordaten angepasst werden. Diese Anpassungen können insbesondere durch aktuelle Anforderungen an die Sensordaten im Server notwendig werden. So kann beispielsweise eine im Server ermittelte geringe Entropie der empfangenen Sensordaten dazu führen, dass der Server das Datenverarbeitungsmodell dahingehend anpasst, dass eine optimierte Entropiecodierung im Sensor durchgeführt werden kann, so dass ein Datenübertragungsvolumen zwischen dem Sensor und dem Server, trotz gleichbleibender Entropie der übertragenen Sensordaten, reduziert werden kann. Further alternatively or additionally, the data processing model can also be adapted depending on a required sensor data quality and / or an update rate of the sensor data and / or an entropy of the sensor data. These adjustments may become necessary due to current requirements for the sensor data in the server. For example, a low entropy of the received sensor data determined in the server can result in the server adapting the data processing model in such a way that optimized entropy coding can be carried out in the sensor, so that a data transfer volume between the sensor and the server, despite the entropy of the transmitted sensor data remaining the same , can be reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Datenverarbeitungsmodell zusätzlich durch den Sensor selbst berechnet. Dies kann zum Beispiel dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn ein Energiezustand des Sensors gering ist und/oder vorübergehend keine Kommunikationsverbindung zum Server besteht. D. h., der Server ist in einem solchen Fall nicht in der Lage, ein Datenverarbeitungsmodell mit einer höheren Energieeffizienz an den Sensor zu übertragen.In a further advantageous embodiment of the present invention, the data processing model is additionally calculated by the sensor itself. This can be used to advantage, for example, when the energy state of the sensor is low and / or there is temporarily no communication connection to the server. That is, in such a case, the server is unable to transmit a data processing model with higher energy efficiency to the sensor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich Referenzdaten (d. h. Sensordaten) einer Mehrzahl weiterer Sensoren des Sensornetzwerkes durch den Server und/oder den Sensor empfangen und zur Anpassung des Datenverarbeitungsmodells des Sensors verwendet. Mit anderen Worten kann der Server auf Basis einer Mehrzahl von Sensordaten einer Mehrzahl von Sensoren eine entsprechende Datenfusion durchführen, mittels derer optimierte Algorithmen für das Datenverarbeitungsmodell des Sensors berechnet werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor die Referenzdaten der weiteren Sensoren auch direkt empfangen und auf deren Basis eine geeignete Anpassung des Datenverarbeitungsmodells durchführen.In a further advantageous embodiment of the present invention, reference data (i.e. sensor data) from a plurality of further sensors of the sensor network are additionally received by the server and / or the sensor and used to adapt the data processing model of the sensor. In other words, the server can carry out a corresponding data fusion on the basis of a plurality of sensor data of a plurality of sensors, by means of which optimized algorithms for the data processing model of the sensor can be calculated. Alternatively or additionally, the sensor can also receive the reference data of the further sensors directly and, on the basis thereof, carry out a suitable adaptation of the data processing model.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Übertragen der Sensordaten zum Server indirekt über die Mehrzahl weiterer Sensoren. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn ein aktueller Energiezustand des Sensors zu gering und/oder eine aktuelle Entfernung des Sensors zum Server zu groß sein sollte, um die Sensordaten mit voller Sendeleistung übertragen zu können. In einem solchen Fall können die weiteren Sensoren im näheren Umfeld des Sensors eine Repeater-Funktion zwischen Sensor und Server einnehmen, indem sie die Sensordaten des Sensors empfangen und mit einer erforderlichen Signalstärke an den Server weiterleiten.In a further advantageous embodiment of the present invention, the sensor data is transmitted to the server indirectly via the plurality of further sensors. This can be used advantageously in particular if a current energy state of the sensor is too low and / or a current distance of the sensor from the server is too large to be able to transmit the sensor data with full transmission power. In such a case, the other sensors in the vicinity of the sensor can assume a repeater function between the sensor and the server by receiving the sensor data from the sensor and forwarding it to the server with the required signal strength.

Es sei darauf hingewiesen, dass eine Bewertung der empfangenen Sensordaten und/oder eine Anpassung des Datenverarbeitungsmodells auf Seiten des Servers manuell durch einen menschlichen Operator und/oder automatisch auf Basis auf dem Server ausgeführter Optimierungsalgorithmen erfolgen kann. Solche Optimierungsalgorithmen können bevorzugt in Form eines selbstlernenden Systems ausgestaltet sein, welches zum Beispiel auf Basis eines künstlichen neuronalen Netzes realisiert wird. Analog kann auch eine Anpassung des Datenverarbeitungsmodells auf Basis eines selbstlernenden Systems durch den Sensor selbst erfolgen.It should be pointed out that an evaluation of the received sensor data and / or an adaptation of the data processing model on the server side can be carried out manually by a human operator and / or automatically on the basis of optimization algorithms executed on the server. Such optimization algorithms can preferably be designed in the form of a self-learning system, which is implemented, for example, on the basis of an artificial neural network. Analogously, the sensor itself can also adapt the data processing model based on a self-learning system.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Anpassung einer Funktionalität eines Sensors eines Sensornetzwerks vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, einen Dateneingang und einen Datenausgang und kann bevorzugt innerhalb eines Gehäuses des Sensors angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden sein, in welcher durch die Auswerteeinheit empfangene und/oder berechnete Daten für eine nachfolgende Verarbeitung abgelegt werden können. Die Auswerteeinheit ist in Verbindung mit dem Dateneingang eingerichtet, Sensordaten repräsentierend Umfeldinformationen des Sensors zu erfassen und auf Basis der Sensordaten ein für den Sensor berechnetes Datenverarbeitungsmodell von einem externen Server zu empfangen. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Auswerteeinheit eingerichtet, in Verbindung mit dem Datenausgang die Sensordaten in Abhängigkeit vordefinierter Kriterien als Rohdaten oder als mittels eines Datenverarbeitungsmodells des Sensors verarbeitete Rohdaten an den Server zu übermitteln, und das berechnete Datenverarbeitungsmodell im Sensor anzuwenden. Das Senden der Sensordaten und das Empfangen des berechneten Datenverarbeitungsmodells erfolgt jeweils bevorzugt auf Basis einer mit der Auswerteeinheit informationstechnisch verbundenen Drahtloskommunikationseinheit des Sensors.According to a second aspect of the present invention, a device for adapting a functionality of a sensor of a sensor network is proposed. The device comprises an evaluation unit, a data input and a data output and can preferably be arranged within a housing of the sensor. The evaluation unit can be configured, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or the like, and can be connected to an internal and / or external storage unit in terms of information technology, in which data received and / or calculated by the evaluation unit for subsequent processing can be filed. In conjunction with the data input, the evaluation unit is set up to record sensor information representing sensor data and to receive a data processing model calculated for the sensor from an external server on the basis of the sensor data. Furthermore, the evaluation unit according to the invention is set up to transmit the sensor data to the server in connection with the data output depending on predefined criteria as raw data or as raw data processed by means of a data processing model of the sensor, and to use the calculated data processing model in the sensor. The transmission of the sensor data and the reception of the calculated data processing model is preferably carried out on the basis of a wireless communication unit of the sensor which is connected to the evaluation unit for information technology purposes.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen Sensors in Verbindung mit einem Server; und
3 ein Beispiel für ein Sensornetzwerk auf Basis eines erfindungsgemäßen Sensors.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. Show:

1 a flow diagram illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention;
2nd a schematic overview of components of a sensor according to the invention in connection with a server; and
3rd an example of a sensor network based on a sensor according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung einer Funktionalität eines Sensors 30 eines Sensornetzwerkes 40. Der Sensor 30 wird mittels einer in den Sensor 30 integrierten und aktuell vollständig geladenen Batterie mit elektrischer Energie versorgt. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst der Sensor 30 Sensordaten repräsentierend Temperaturinformationen eines Umfeldes 80 des Sensors 30 mittels eines Messfühlers 32. Der Messfühler 32, welcher ein analoges Messsignal liefert, ist informationstechnisch an einen Dateneingang 12 einer Auswerteeinheit 10 des Sensors 30 angebunden. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit 10 in der Lage, die vom Messfühler 32 empfangenen Messsignale mittels eines A/D-Wandlers der Auswerteeinheit 10 in digitale Sensordaten zu wandeln und diese in einer an die Auswerteeinheit 10 angebundenen internen Speichereinheit 20 der Auswerteeinheit 10 abzulegen. Im Schritt 200 überträgt die Auswerteeinheit 10 die erfassten Sensordaten mittels einer LoRa-Drahtloskommunikationseinheit des Sensors 30 unverändert, in vollem Umfang und mit voller Sendeleistung an einen externen Server 70 im Umfeld 80 des Sensors 30, da aufgrund des aktuellen Ladezustandes der Batterie des Sensors 30 keine Einschränkungen hinsichtlich der Sensordatenübertragung vorgenommen werden müssen. Auf Basis der empfangenen Sensordaten ermittelt der Server 70 ein optimiertes Datenverarbeitungsmodell für den Sensor 30, welches entsprechende Algorithmen für eine Verarbeitung der Sensordaten im Sensor 30 enthält. Im Schritt 300 empfängt der Sensor 30 mittel der LoRa-Schnittstelle das berechnete Datenverarbeitungsmodell vom Server 70 und legt dieses in der Speichereinheit 20 der Auswerteeinheit 10 ab. Im Ansprechen darauf lädt ein durch die Auswerteeinheit 10 ausgeführtes übergeordnetes Computerprogramm das berechnete Datenverarbeitungsmodell aus der Speichereinheit 20 und führt dies anstelle eines bisher im Sensor 20 vorhandenen Datenverarbeitungsmodells aus. Anschließend überträgt der Sensor 30 nun nicht mehr die unveränderten und vollumfänglichen Sensordaten an den Server 70, sondern mittels des berechneten Datenverarbeitungsmodells verarbeitete und in ihrem Datenvolumen reduzierte Sensordaten des Sensors 30. 1 shows a flow diagram illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention for adapting a functionality of a sensor 30th of a sensor network 40 . The sensor 30th is inserted into the sensor 30th integrated and currently fully charged battery supplied with electrical energy. In step 100 of the method according to the invention, the sensor detects 30th Sensor data representing temperature information of an environment 80 of the sensor 30th by means of a sensor 32 . The sensor 32 , which delivers an analog measurement signal, is connected to a data input in terms of information technology 12th an evaluation unit 10 of the sensor 30th tied up. In this way, the evaluation unit 10 able by the sensor 32 received measurement signals by means of an A / D converter of the evaluation unit 10 to convert into digital sensor data and this in one to the evaluation unit 10 connected internal storage unit 20 the evaluation unit 10 to file. In step 200 transfers the evaluation unit 10 the acquired sensor data by means of a LoRa wireless communication unit of the sensor 30th unchanged, in full and with full transmission power to an external server 70 in the environment 80 of the sensor 30th , because of the current state of charge of the sensor battery 30th no restrictions with regard to the sensor data transmission need to be made. The server determines on the basis of the received sensor data 70 an optimized data processing model for the sensor 30th which appropriate algorithms for processing the sensor data in the sensor 30th contains. In step 300 the sensor receives 30th the calculated data processing model from the server using the LoRa interface 70 and puts this in the storage unit 20 the evaluation unit 10 from. In response, the evaluation unit loads 10 executed higher-level computer program the calculated data processing model from the storage unit 20 and does this instead of one previously in the sensor 20 existing data processing model. The sensor then transmits 30th now no longer the unchanged and comprehensive sensor data to the server 70 , but rather sensor data of the sensor processed by means of the calculated data processing model and reduced in its data volume 30th .

2 zeigt eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen Sensors 30 in Verbindung mit einem Server 70. Der erfindungsgemäße Sensor 30 ist hier ein Rauchmelder eines Heimautomatisierungssystems und umfasst eine Auswerteeinheit 10 mit einem Dateneingang 12 und einem Datenausgang 14. Des Weiteren ist die Auswerteeinheit 10, die hier ein Mikrocontroller ist, informationstechnisch mit einer extern an die Auswerteeinheit 10 angebundenen Speichereinheit 20 verbunden. Über den Dateneingang 12 ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einem Messfühler 32 zur Erfassung einer Rauchkonzentration in einer Luft in einem Umfeld 80 des Sensors 30 verbunden. Über den Datenausgang 14 ist die Auswerteeinheit 10 informationstechnisch mit einer Mobilfunkeinheit 50 des Sensors 30 verbunden, über welche der Sensor durch den Messfühler 32 erfasste Sensordaten an einen externen Server 70 mittels einer Mobilfunkverbindung 60 übertragen kann. Der Server 70 umfasst eine Mobilfunkeinheit 55 zum Empfangen der Sensordaten des Sensors 30. Die im Server 70 empfangenen Sensordaten werden in einer Speichereinheit des Servers für eine nachgelagerte Verarbeitung abgelegt. 2nd shows a schematic overview of components of a sensor according to the invention 30th in connection with a server 70 . The sensor according to the invention 30th here is a smoke detector of a home automation system and includes an evaluation unit 10 with a data input 12th and a data output 14 . Furthermore, the evaluation unit 10 , which is a microcontroller here, information technology with an external to the evaluation unit 10 connected storage unit 20 connected. Via the data input 12th is the evaluation unit 10 IT with a sensor 32 for the detection of a smoke concentration in air in an environment 80 of the sensor 30th connected. Via the data output 14 is the evaluation unit 10 information technology with a mobile radio unit 50 of the sensor 30th connected via which the sensor through the sensor 32 captured sensor data to an external server 70 using a cellular connection 60 can transmit. The server 70 includes a cellular unit 55 to receive the sensor data of the sensor 30th . The one in the server 70 received sensor data are stored in a storage unit of the server for subsequent processing.

3 zeigt ein Beispiel für ein Sensornetzwerk 40 auf Basis eines erfindungsgemäßen Sensors 30. In einem Umfeld 80, welches einen Raum eines Gebäudes darstellt, ist ein erfindungsgemäßer Sensor 30 im Raum angeordnet. Darüber hinaus sind zwei weitere erfindungsgemäße Sensoren 35 an jeweils unterschiedlichen Positionen im Raum angeordnet. Die Sensoren 30, 35 sind Temperatursensoren eines Heimautomatisierungssystems, welche eingerichtet sind, jeweilige Lufttemperaturen im Raum zu messen. Der Raum wird mittels eines Heizkörpers 90 beheizt. Die Sensoren 30, 35 verfügen jeweils über eine WLAN-Schnittstelle zur Herstellung des Sensornetzwerkes 40. Mittels der WLAN-Schnittstellen sind die Sensoren 30, 35 in der Lage, erfasste Sensordaten untereinander auszutauschen, um auf Basis von Referenzdaten der jeweils anderen Sensoren 30, 35 ein Datenverarbeitungsmodell der Sensoren 30, 35 selbständig anzupassen. Zusätzlich ist der Sensor 30 und einer der beiden weiteren Sensoren 35 mittels der WLAN-Verbindung mit einem zentralen Server 70 des Sensornetzwerkes 40 verbunden. Eine direkte Verbindung zwischen dem anderen der beiden weiteren Sensoren 35 und dem Server 70 kann aufgrund einer zu großen Entfernung der beiden Komponenten zueinander nicht hergestellt werden. Aus diesem Grund fungieren die näher am Server 70 angeordneten Sensoren 30, 35 als Repeater bei einer Datenübertragung zwischen dem nicht direkt mit dem Server 70 verbundenen Sensor 35 mit dem Server 70. Auf diese Weise können alle drei Sensoren 30, 35 ihre jeweils erfassten Sensordaten, die hier Temperaturdaten sind, an den Server 70 übermitteln. Der Server 70 ist auf Basis der Mehrzahl empfangener Temperaturdaten ebenfalls in der Lage die Datenverarbeitungsmodelle für die jeweiligen Sensoren 30, 35 zum Erzielen einer effizienteren Sensordatenübertragung anzupassen. 3rd shows an example of a sensor network 40 based on a sensor according to the invention 30th . In an environment 80 , which represents a room of a building, is a sensor according to the invention 30th arranged in the room. In addition, there are two further sensors according to the invention 35 arranged at different positions in the room. The sensors 30th , 35 are temperature sensors of a home automation system, which are set up to measure the respective air temperatures in the room. The room is made using a radiator 90 heated. The sensors 30th , 35 each have a WLAN interface for establishing the sensor network 40 . The sensors are via the WLAN interfaces 30th , 35 able to exchange acquired sensor data with each other, based on reference data of the other sensors 30th , 35 a data processing model of the sensors 30th , 35 adapt independently. In addition, the sensor 30th and one of the two other sensors 35 using the WLAN connection to a central server 70 of the sensor network 40 connected. A direct connection between the other of the two other sensors 35 and the server 70 cannot be produced because the two components are too far apart. For this reason, they act closer to the server 70 arranged sensors 30th , 35 as a repeater for a data transfer between the not directly with the server 70 connected sensor 35 with the server 70 . This way, all three sensors can 30th , 35 their respective recorded sensor data, which are here temperature data, to the server 70 to transfer. The server 70 the data processing models for the respective sensors are also able on the basis of the plurality of received temperature data 30th , 35 to achieve more efficient sensor data transmission.

Claims

Method for adapting a functionality of a sensor (30) of a sensor network (40) comprising the steps: Acquisition (100) of sensor data representing environment information of the sensor (30), Transmission (200) of the sensor data depending on predefined criteria as raw data and / or as raw data processed by means of a data processing model of the sensor (30) to an external server (70), Receiving (300) a data processing model calculated on the basis of the sensor data for the sensor (30) from the server (70), and • Apply (400) the calculated data processing model in the sensor (30).

Procedure according to Claim 1 , the predefined criteria • a current energy state of the sensor (30), and / or • a maximum available data volume and / or a minimum transmission rate for the transmission of the sensor data, and / or • a minimum operating time of the sensor (30), and / or • Operating periods of the sensor (30), and / or • preferred transmission periods for the sensor data, and / or • include a maximum permissible transmission power.

Method according to one of the preceding claims, wherein the sensor (30) is a mobile or a stationary sensor (30), in particular a loT sensor, and preferably a sensor (30) of a home automation system.

The transmission of the sensor data and / or the reception of the data of the data processing model is carried out by means of a wireless communication connection.

Method according to one of the preceding claims, wherein the data processing model depending • a function, and / or • a position, and / or • an environment, and / or • energy consumption, and / or • a response time of the sensor (30) and / or a required one • sensor data quality, and / or • Update rate of the sensor data, and / or • Entropy of the sensor data is adjusted.

Method according to one of the preceding claims, wherein the data processing model is additionally calculated by the sensor (30) itself.

Method according to one of the preceding claims, reference data of a plurality of further sensors (35) of the sensor network (40) additionally being received by the server (70) and / or the sensor (30) and used to adapt the data processing model of the sensor (30).

Procedure according to Claim 7 , wherein the transmission of the sensor data to the server (70) takes place indirectly via the plurality of further sensors (35).

Method according to one of the preceding claims, wherein the adaptation of the data processing model is carried out on the basis of a self-learning system.

Device for adapting a functionality of a sensor (30) of a sensor network (40) comprising: • an evaluation unit (10), • a data input (12), and A data output (14), the evaluation unit (10) being set up, • in connection with the data input (12) o to record sensor data representing environmental information of the sensor (30), and o to receive a data processing model calculated on the basis of the sensor data for the sensor (30) from an external server (70), • in connection with the data output (14) to transmit the sensor data to the server (70) as raw data or as raw data processed by means of a data processing model of the sensor (30), and • to use the calculated data processing model in the sensor (30).