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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messwertvisualisierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 mit einem Feldgerät zur Erfassung von Messwertdaten und ein Visualisierungssystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Feldgeräte in der Prozessindustrie und Fabrikautomation übermitteln ihre Mess-, Parametrier- und Diagnosedaten an cloudbasierte Systeme. Mit mobilen Bediengeräten können diese Daten mittels eines Browsers dargestellt werden. Damit keine unbefugten Personen Zugriff auf die Daten erhalten, ist eine Authentifizierung mittels Namen und Passwort notwendig.
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Das Ablesen von einem oder mehreren Messwerten sowie bei Bedarf auch deren Diagnoseinformationen von Feldgeräten in der Prozessindustrie und Fabrikautomation, wie beispielsweise Füllstands-, Grenzstand-, Druck-, Temperatur-, oder Durchflusssensoren ist beispielsweise beim Befüllen oder Entleeren von Lagertanks oder Silos erforderlich. Dabei kann das Anzeigegerät zur Visualisierung der Messwerte weit entfernt von den Feldgeräten installiert sein.
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Die
DE 10 2007 002 351 A1 zeigt eine webbasierte Software zur Datenerfassung und Visualisierung von Füllstanddaten, beispielsweise in Lagertanks und Silos, von welcher die Erfindung als nächstkommend ausgeht. Die Messwerterfassung und die Visualisierung sind für die Überwachung der Füllstände innerhalb eines Unternehmens und für Anwendungen im Bereich Vendor Managed Inventory (VMI) geeignet. Dabei können die Daten mittels eines Browsers auf einem mobilen Endgerät (beispielsweise Smartphone) visualisiert werden. Dies vereinfacht das Bestandsmanagement der Anlage und sorgt für eine optimale Versorgung.
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Als weiteren Stand der Technik können lokale, klassische Anzeigegeräte (Displays) zur örtlichen Messwertvisualisierung genannt werden. Die Anzeigegeräte sind drahtgebunden und typischerweise mit der Messeinrichtung bzw. dem Feldgerät direkt verbunden, sodass an bestimmten Standorten der Messwert vor Ort abgelesen werden kann. Der Aufbau kann auf Hutschiene, Wand- oder Rohrmontage erfolgen und erfordert den nötigen Platz und Infrastruktur.
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Nachteilig bei einer cloudbasierten Lösung ist, dass die Gefahr besteht, dass unbefugte Personen Kenntnisse über die Zugangsdaten erhalten. Weiter müssen die sensiblen Zugangsdaten weitergeleitet werden, damit berechtigte Personen mit ihren mobilen Endgeräten Zugriff auf cloudbasierte Lösungen erhalten können. Bei externen Anzeigegeräten (beispielsweise Displays am Lagertank oder Silo) führt die Installierung und entsprechenden Verkabelung der Anzeigegeräte zu hohen Kosten. Weiter müssen die Anzeigegeräte für die verschiedenen Lieferanten optimiert angebracht werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren bereitzustellen, welches sicherer gegen Zugriff durch unbefugte Personen ist insbesondere bei Verwendung einer komfortablen, cloudbasierten Lösung.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Messwertvisualisierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter wird die Aufgabe durch ein Visualisierungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messwertvisualisierung mit einem Feldgerät dient zur Erfassung von Messwertdaten und umfasst eine Kommunikationseinheit zur Übertragung der Messwertdaten. Weiter ist das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: Scannen eines Codeelements mittels eines mobilen Endgeräts, Übertragung von Informationsdaten des Codeelements und von Standortdaten des mobilen Endgeräts an die Kommunikationseinheit, sowie Übertragung wenigstens der Messwertdaten durch die Kommunikationseinheit an das mobile Endgerät. Des Weiteren können weiteren Informationen wie die Diagnosezustände des Feldgerätes abgefragt werden.
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Die Standortdaten können als GPS-Daten oder als Triangulationsdaten an die Kommunikationseinheit gesendet werden. Die Kommunikationseinheit kann ein webbasiertes Cloudsystem sein, welches die Messwertdaten von dem Feldgerät empfängt und an das mobile Endgerät weiterleitet. Die Messwertdaten bzw. weitere Informationen wie Diagnosedaten werden von dem Feldgerät erzeugt und können Füllstand-, Grenzstand-, Druck-, Temperatur-, oder Durchflussdaten umfassen. Das mobile Endgerät kann beispielsweise ein handelsüblicher Smartphone oder ein Tablet sein. Ferner kann die Kommunikationseinheit vom Codeelement räumlich getrennt angeordnet werden.
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Nach dem Scannen des Codeelements kann das mobile Endgerät die Informationsdaten des Codeelements und die Standortdaten an die Kommunikationseinheit senden. Die Informationsdaten können Standortinformationsdaten aufweisen, mit deren die Standortdaten übereinstimmen müssen, damit eine Freigabe der Messwertvisualisierung erfolgen kann. Auch kann die Kommunikationseinheit eine Datenbank für die hinterlegten Standortdaten aufweisen. Die Kommunikationseinheit überprüft anschließend, ob die Standortdaten kompatibel sind mit den in den Informationsdaten hinterlegten Standortinformationsdaten. Nur bei einer Übereinstimmung der gesendeten Standortdaten mit den hinterlegten Standortinformationsdaten sendet die Kommunikationseinheit die Messwertdaten der Feldgeräte an das mobile Endgerät. Das mobile Endgerät ist somit für diese Daten freigegeben und kann die empfangenen Messwertdaten browserbasiert visualisieren.
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Weiter ist es möglich, dass die Standortinformationsdaten mit Informationen zu einem vom Administrator einstellbaren Standortradius erweitert werden, welche eine gewisse Bewegungsfreiheit des Benutzers (z. B. Lieferanten) erlaubt, ohne dass die Übertragung der Daten ausgesetzt wird, da der Benutzer den erlaubten Standort verlässt. So ist es auch möglich, dass das mobile Endgerät nur zu Beginn, d. h. beim Scannen des Codeelements, einmalig die Standortdaten an die Kommunikationseinheit sendet. Bevorzugt sendet das mobile Endgerät während der gesamten Übertragung der Messwertdaten seine Standortdaten an die Kommunikationseinheit, beispielsweise in regelmäßigen Abständen. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Daten mehr gesendet werden, wenn der Lieferant seinen Auftrag beendet hat und das Werksgelände verlässt.
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Der Vorteil und Nutzen der Erfindung liegt somit in der einfachen, schnellen und sicheren Authentifizierung sowie anschließenden sicheren Übertragung der Messwertdaten an freigegebene Endgeräte. Vorteilhaft ist auch die unabhängige Positionierung des Codeelements zur Messeinrichtung. Das Feldgerät kann an einem ganz anderen Ort, auch weltweit, installiert sein, als das Codeelement. Ein weiterer Vorteil ist die automatische Authentifizierung des Benutzers, also des Lieferanten, über seine Position und die dazugehörigen Standortdaten in Kombination mit den Informationsdaten des Codeelements. Dadurch müssen keine sensiblen Zugangsdaten mehr an Lieferanten weitergeben werden. Durch die Nutzung von mobilen Endgeräten werden zudem hohe Installationskosten vermieden, da es nicht mehr notwendig ist, aufwendig verdrahtete Anzeigegeräte vor Ort zu haben. Die Instrumentierung dieser Hardware kann entfallen.
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Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung können zu den Messwertdaten auch Diagnoseinformationsdaten gesendet werden. Die Diagnoseinformationsdaten können ständig aktualisiert werden und beispielsweise eine Fehlermeldung umfassen, wenn die Durchflussrate sinkt. Die Fehlermeldung kann vom Smartphone oder Tablet durch einen Hinweiston und/oder einem textuellen Hinweis dem Lieferanten mitgeteilt werden. Somit kann der Lieferant zusätzliche Informationen online und sofort auf seinem Smartphone oder Tablet erhalten. Dadurch ist der Lieferant nicht mehr gezwungen, ein vor Ort installiertes Anzeigegerät ständig zu beobachten und die Messdaten zuverlässig zu kontrollieren. Der Lieferant kann durch die ortsungebundene Messwertvisualisierung während der Lieferung andere Tätigkeiten durchführen und sich in einem gewissen Maße auch von dem Lieferort entfernen, um beispielsweise eine Arbeit am Fahrzeug durchzuführen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine webbasierte Übertragung zumindest der Messwertdaten, insbesondere auch der Informationsdaten und der Standortdaten, mittels einer Breitbandinternetleitung erfolgen. Die Breitbandinternetleitung kann über ein WLAN Netzwerk bereitgestellt werden. So wird eine kontinuierliche Übertragung der Messwertdaten gewährleistet, auch bei größeren Datenmengen. Weitere Übertragungsmöglichkeiten können Bluetooth oder Infrarot oder anbieterseitige Übertragungslösungen sein.
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Vorteilhafterweise kann das Codeelement ein zweidimensionaler Code sein. Der zweidimensionale Code kann ein grafischer Code, vorzugsweise ein QR-Code sein, ein Data Matrixcode oder ein Photo-Code sein. Zweidimensionale Codes, wie beispielsweise QR-Codes, können einfach und kostengünstig hergestellt und einfach angebracht werden, zum Beispiel als Aufkleber. Die bislang maximale Kapazität eines QR-Codes liegt bei 2.956 Byte und damit bei 4.296 alphanumerischen Zeichen.
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Alternativ kann das Codeelement ein Near Field Communication (NFC) Tag sein. NFC-Tags haben den Vorteil, dass sie vergleichsweise große Datenmengen speichern und damit zusätzliche Informationen zur Verfügung stellen können. NFC-Tags können bis zu 32 kB an max. Speicherkapazität aufweisen. Die befugte Person (beispielsweise der Lieferant des Rohmaterials oder anderer Produkte) scannt mit seinem mobilen Endgerät (beispielsweise einem handelsüblichen Smartphone) den Code, welcher an einer Außenwand eines Silos vor Ort angebracht sein kann. Weiter kann der Code eine Beschreibung der Messwertvisualisierung (beispielsweise „Befüllung Lagertank“) aufweisen. Vorteilhaft an einem NFC-Tag ist die schnelle Datenübertragung von mehreren hundert Kilobytes pro Sekunde über einen kontaktlosen Austausch von Daten per elektromagnetischer Induktion. Die Übertragung kann verbindungslos über HF-RFID-Tags oder verbindungsbehaftet mittels aktiver Transmitter erfolgen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann vor der Übertragung der Messwertdaten durch die Kommunikationseinheit an das mobile Endgerät ein Abgleich der Standortdaten und der Informationsdaten erfolgen und es kann nur eine Übertragung der Messwertdaten an das mobile Endgerät erfolgen, wenn die übertragenden Standortdaten mit Standortinformationsdaten übereinstimmen, die in der Kommunikationseinheit hinterlegt sind. Die Standortinformationsdaten können auch in den Informationsdaten des Codes hinterlegt sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur berechtigte Personen Zugriff auf die Messwertdaten erhalten. Selbst wenn der Code abfotografiert oder kopiert wird, kann keine Person außerhalb eines genehmigten Standortes diese Daten empfangen. Somit haben Lieferanten auch nur Zugriff auf die Messwertdaten, während sie sich an einem für den Datenempfang freigeschalteten Standort aufhalten.
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Wenn sich der Lieferant an einem für den Datenempfang nicht genehmigten Standort aufhält, beispielsweise weil er sich unbeabsichtigt zu weit, also außerhalb des zulässigen Radius entfernt hat, so kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, ein textueller Hinweis auf seinem mobilen Endgerät erscheinen, wenn die Standortinformationsdaten nicht mit den Standortdaten übereinstimmen. Gleichzeitig kann die Übertragung der Messwertdaten unterbrochen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Kommunikationseinheit ein webbasiertes Cloudsystem sein. Das Cloudsystem kann die gesendeten Informationsdaten des Codes sowie die Standortdaten empfangen. Weiter kann das Cloudsystem über eine Datenbank verfügen, in welcher die zu den Informationsdaten zugehörigen Standortinformationsdaten hinterlegt sind, die mit den gesendeten Standortdaten verglichen werden können.
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Weiter kann auch der Code die Standortinformationsdaten mitsenden. Nach Erhalt der Informationsdaten und der Standortdaten kann das Cloudsystem die Standortdaten mit den Standortinformationsdaten vergleichen. Bei einer Übereinstimmung der Standortdaten mit den Standortinformationsdaten kann das Cloudsystem die Übertragung der Messwertdaten freigeben und an das Smartphone oder Tablet weiterleiten. Bei einer fehlenden Übereinstimmung der Standortdaten mit den Standortinformationsdaten kann das Cloudsystem einen textuellen Hinweis auf das Smartphone senden.
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Da das Cloudsystem webbasiert ist, kann es weltweit und zentral für alle Feldgeräte installiert sein, sodass eine Wartung zentral und kostengünstig gestaltet werden kann, beispielsweise durch den Cloud-Betreiber. Durch eine cloudbasierte Lösung der Kommunikationseinheit kann sichergestellt werden, dass die Kommunikationseinheit gegen direkte Manipulation durch Dritte geschützt ist, anders als wenn die Kommunikationseinheit beispielsweise direkt an einem Silo im Anzeigegerät installiert ist. Des Weiteren können durch die webbasierte Cloudlösung die Messwertdaten aller Feldgeräte gesammelt, gespeichert und ausgewertet werden, um beispielsweise Optimierungsmöglichkeiten abzuleiten bzw. Big Data Optimierungsansätze umzusetzen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung können die Standortdaten Triangulationsdaten, bevorzugt GPS-Daten, sein. Für die GPS-Daten werden der Breitengrad und der Längengrad des Standorts erfasst, wodurch die Lage des mobilen Endgeräts z. B. ein Smartphone bestimmt wird. Die Triangulationsdaten werden mittels Triangulationspunkte ermittelt. Dabei können Netze 1. Ordnung bis 4. Ordnung erstellt werden.
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Die Messwertdaten können nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung im Browser des mobilen Endgeräts visualisiert werden. Vorteilhaft hieran ist, dass keine zusätzliche App auf dem Endgerät installiert werden muss. Dadurch entfallen auch die Entwicklungskosten für eine derartige App und die Darstellung der Messwertdaten ist unabhängig vom verwendeten Betriebssystem.
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Ein erfindungsgemäßes Visualisierungssystem zur Wiedergabe von Messwertdaten umfasst ein Feldgerät zur Erfassung der Messwertdaten, eine Kommunikationseinheit und ein mobiles Endgerät. Das mobile Endgerät ist zum Scannen eines zweidimensionalen Codes und zur Weiterleitung von Informationsdaten des Codes sowie zur Weiterleitung von Standortdaten des mobilen Endgeräts an die Kommunikationseinheit. Die Kommunikationseinheit führt einen Abgleich der Informationsdaten und der Standortdaten durch, wobei die Kommunikationseinheit bei einem positiven Abgleich die Messwertdaten an das mobile Endgerät weiterleitet.
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Die Informationsdaten können Standortinformationsdaten enthalten. Die Standortinformationsdaten beschreiben dabei eine zulässige Zone, beispielsweise in der sich das mobile Endgerät befinden muss. Die vom mobilen Endgerät gesendeten Standortdaten können ebenfalls GPS-Daten sein. Des Weiteren können die Standortinformationsdaten auch in einer Datenbank in der Kommunikationseinheit hinterlegt sein. Durch das Visualisierungssystem können von Feldgeräten aufgenommene Messwertdaten visualisiert werden, wodurch beispielsweise ein Lieferant während einer Befüllung eines Tanks unterschiedliche Kennwerte (z. B. Volumenstrom, Befüllung des Tanks) bequem nachvollziehen und kontrollieren kann. Dies dient den Lieferanten als zusätzliche Sicherheit in Hinblick auf die Befüllung des Tanks insbesondere zur Vermeidung von Minderfüllungen oder gar Überfüllung. Da vor der Messwertdatenübertragung eine Authentifizierung durch die Kommunikationseinheit durch den Abgleich der Standortdaten des mobilen Endgeräts mit den Standortinformationsdaten erfolgt, wird dadurch sichergestellt, dass nur berechtigte Personen Zugriff auf diese sensiblen Daten erhalten.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. In den Figuren zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messwertvisualisierung mit einem mobilen Endgerät an einer ersten Position 1 und
- 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messwertvisualisierung mit dem mobilen Endgerät an einer zweiten Position 2.
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Die 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wobei sich ein mobiles Endgerät 3, beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet, in einer unterschiedlichen Position P1, P2 befindet.
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In der 1 ist eine zulässige Zone 1 gezeigt, die mittels Standortinformationsdaten beschrieben ist. Die Standortinformationsdaten können beispielsweise mittels GPS-Daten oder Triangulationsdaten definiert werden. In der zulässigen Zone 1 befindet sich ein zweidimensionaler Code 2. Dieser Code 2 kann beispielsweise ein QR-Code oder ein Data Matrixcode oder ein Photo-Code sein. Weiter befindet sich in der zulässigen Zone 1 das mobile Endgerät 3 an einer ersten Position P1. Die erst Position P1 kann beispielsweise mittels GPS-Daten oder Triangulationsdaten beschrieben werden. Das mobile Endgerät scannt den Code 2, wobei das mobile Endgerät 3 Informationsdaten vom Code 2 erhält.
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Das mobile Endgerät 3 sendet die Informationsdaten sowie Standortdaten der ersten Position P1 an eine Kommunikationseinheit 4. Eine Übertragung 6 der Informationsdaten sowie Standortdaten kann mittels einer Breitbandinternetleitung erfolgen. Auch können die Informationsdaten und die Standortdaten mittels Bluetooth oder Infrarot oder anbieterseitige Übertragungslösungen übertragen werden. Die Kommunikationseinheit 4 kann ein webbasiertes Cloudsystem sein. Die Kommunikationseinheit 4 führt einen Abgleich der Informationsdaten mit den Standortdaten durch. Die Informationsdaten können bereits die Standortinformationsdaten, welche die zulässige Zone 1 beschreiben, enthalten. Auch ist es möglich, dass in der Kommunikationseinheit 4 eine Datenbank mit Standortinformationsdaten hinterlegt ist. Wenn die empfangenen Standortdaten mit den Standortinformationsdaten übereinstimmen, liegt ein positiver Abgleich vor.
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Die Kommunikationseinheit 4 erhält Messwertdaten von Feldgeräten 5. Auch können die Feldgeräte 5 Diagnoseinformationsdaten, wie beispielsweise Fehlermeldungen, senden. Die Übertragung 6 der Messwertdaten kann über eine Breitbandinternetleitung erfolgen. Dabei können die Feldgeräte 5 an einem zum Code 2 unterschiedlichen Ort installiert sein. Die Feldgeräte 5 können beispielsweise Sensoren für Volumenströme oder Füllstandsensoren sein. Die Sensoren können verschiedene Messwerte aufnehmen und die generierten Messwertdaten an die Kommunikationseinheit 4 senden.
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Wenn aufgrund übereinstimmender Standortdaten und Standortinformationsdaten ein positiver Abgleich durch die Kommunikationseinheit 4 erfolgt ist, sendet die Kommunikationseinheit 4 die Messwertdaten der Feldgeräte 5 beispielsweise über eine Breitbandinternetleitung an das mobile Endgerät 3 weiter. Das mobile Endgerät 3 kann die Messwertdaten visualisieren. Die Visualisierung der Messwertdaten kann browserbasiert erfolgen, wodurch die Entwicklung und Installation einer App nicht notwendig ist. Gleichzeitig können die Daten unabhängig vom Betriebssystem des mobilen Endgeräts 3 visualisiert werden. Weiterhin kann das mobile Endgerät in regelmäßigen Abständen die Standortdaten an die Kommunikationseinheit 4 senden, sodass ein kontinuierlicher Abgleich der Standortdaten mit den Standortinformationsdaten erfolgen kann. So wird sichergestellt, dass die Übertragung 6 der Daten nur dann erfolgt, wenn sich das mobile Endgerät 3 in der zulässigen Zone 1 befindet.
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2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform mit dem mobilen Endgerät 3 in der zweiten Position P2, wobei die zweite Position P2 außerhalb der zulässigen Zone 1 angeordnet ist. Die Position P2 wird ebenfalls mittels Standortdaten beschrieben, wobei die Standortarten der Position P2 verschieden sind zu den Standortdaten der Position P1. Wenn das mobile Endgerät 3 den Code 2 scannt, beispielsweise weil dem Benutzer des mobilen Endgeräts 3 eine Kopie des Codes 2 vorliegt, sendet das mobile Endgerät 3 die Informationsdaten des Codes 2 und die Standortdaten des mobilen Endgeräts 3 an die Kommunikationseinheit 4. Die Kommunikationseinheit 4 führt einen Abgleich der Informationsdaten und der Standortdaten durch. Da die Standortdaten des mobilen Endgeräts 3 an der Position P2 nicht mit den Standortinformationsdaten übereinstimmen, erfolgt ein negativer Abgleich durch die Kommunikationseinheit 4.
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Bei einem negativen Abgleich erfolgt keine Freigabe für die Übertragung 6 der Messwertdaten an das mobile Endgerät 3. Die Kommunikationseinheit 4 kann stattdessen einen textuellen Hinweis auf das mobile Endgerät 3 senden. Dieser textuelle Hinweis kann beispielsweise auf eine fehlen Authentifizierung hinweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zulässige Zone
- 2
- Zweidimensionaler Code
- 3
- Mobiles Endgerät
- 4
- Kommunikationseinheit
- 5
- Feldgerät
- 6
- Übertragung von Daten
- P1
- erste Position
- P2
- zweite Position
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007002351 A1 [0004]
