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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funkfernablesung
von mehreren Verbrauchserfassungsgeräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, bei dem die erfassten Verbrauchswerte von den jeweiligen Verbrauchserfassungsgeräten ausgesendet
und von einer mobilen Datenerfassungseinheit bei der Begehung eines
Ablesegebietes, insbesondere eines Gebäudes, empfangen werden, sowie
eine entsprechende Vorrichtung.
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Funkbasierte
Systeme zur elektronischen Verbrauchswerterfassung von Wärme, Wasser,
Strom u. a. insbesondere in Gebäuden
werden sich zukünftig
immer mehr durchsetzen, weil die Funkablesung bequemer und einfacher
ist als herkömmliche
Ablesemethoden. Dabei kann häufig
sogar ein Betreten der abzurechnenden Räume vermieden werden. Dies
bietet den Bewohnern oder Nutzern solcher Abrechnungseinheiten zum einen
den Vorteil, während
der Ablesung nicht anwesend sein zu müssen, und zum anderen wird
die Privatsphäre
durch den Abrechnungsdienst nicht gestört. Für den Ableser ist bei der drahtlosen
Fernablesung vorteilhaft, dass er seine Arbeit ohne Voranmeldung
verrichten kann und manuelle Ablesefehler vermieden werden.
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Heute übliche drahtlose
Verbrauchserfassungssysteme, die prinzipiell auch in großen Gebäuden einsetzbar
sind, arbeiten mehrheitlich mit stationären, in den Gebäuden fest
montierten Funkempfängern.
Die Funkempfänger
sind in der Regel öffentlich
zugänglich
(z. B. in Treppenhäusern)
und bieten dem Ableser die Möglichkeit,
die Verbrauchsdaten an zentralen Datensammelstellen abzurufen. Dies
findet alles ohne Belästigung
der Gebäudenutzer
statt. Aus dem Bereich der Einfamilienhäuser und kleinerer Mehrfamilienhäuser sind auch
Systeme bekannt, die per sogenanntem Drive-By oder Walk-By abgelesen
werden können.
Bei diesen Verfahren muss sogar das abzulesende Gebäude nicht
betreten werden.
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Ein
Nachteil von Systemen mit stationär im Gebäude montierten Funkempfängern liegt
jedoch darin, dass die Systemkosten deutlich höher ausfallen als bei Systemen
ohne stationären
Empfänger.
Dafür sind
insbesondere zwei Faktoren ausschlaggebend. Erstens sind Funkempfänger verglichen
mit den Endgeräten
(Verbrauchserfassungsgeräten)
relativ teuer und es werden gerade bei größeren Gebäuden mehrere Funkempfänger pro
System benötigt,
um die nötige
Empfangssicherheit zu gewährleisten.
Zweitens muss die Funkreichweite der Sender aufgrund der vorgegebenen
Entfernung zu den fest installierten Empfängern deutlich höher sein
als bei einem Walk-In-System, bei dem ein Ableser durch ein Ablesegebiet,
bspw. ein Gebäude, geht,
und sich mit einem mobilen Empfänger
den Sendern soweit annähern
kann, dass die Übertragung
erfolgreich stattfindet. Zudem unterliegen die Funkreichweiten in
Gebäuden
starken Schwankungen, so dass eine ausreichende Sicherheit in der
Sendeleistung eingehalten werden muss. Gerade bei batteriebetriebenen Geräten führt dies
zu einer verminderten Lebensdauer der Batterie. Für bestimmte
Funkstrecken kann der stationäre
Empfänger
zudem in einem „Funkloch” liegen.
Für diesen
Fall muss eine Umleitungskommunikation vorgesehen werden. Stationäre Systeme
benötigen
daher eine deutlich höhere
Systemdynamik als Systeme mit mobilen Empfängern. Da der realisierbaren
Empfängerempfindlichkeit
technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind, können hohe
Anforderungen an die Systemdynamik eine leistungsfähigere und
damit aufwendigere Sendertechnik erfordern. Dies führt zu höheren Kosten
des Verbrauchserfassungssystems.
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Grundsätzlich sind
die vorbeschriebenen Verfahren zur Verbrauchswertablesung bspw.
aus der
DE 101 32
971 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Ableseverfahren, bei
dem die Verbrauchswerte von dem Verbrauchsdatenerfassungsgerät zu zufälligen Sendezeitpunkten
per Funk ausgesendet werden. Um diese Werte in angemessener Zeit
mittels eines tragbaren Empfangsgerätes mit Funkemp fänger auslesen
zu können,
wird die Sendehäufigkeit
in festlegbaren Zeiträumen,
die den typischen Ablesezeiträumen
entsprechen, erhöht.
Um den Energieverbrauch der zumeist batteriebetriebenen Verbrauchsdatenerfassungsgeräte weiter
zu verringern, ist aus der
DE
101 42 964 A1 bekannt, die Datenübertragung abhängig vom
Wochentag und/oder der Tageszeit an- oder abzuschalten.
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Zur
Zuordnung der Verbrauchsdaten zu den jeweiligen Verbrauchern ist
in der
DE 101 23 251
C1 vorgesehen, dass die Verbraucher in einer Geräte-Identifikationsliste
mit eindeutiger Kennung geführt
werden und diese Kennung Bestandteil des Funktelegramms mit den
Verbrauchswerten ist.
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Bei
den bekannten Walk-By oder Drive-By-Verfahren wird ebenfalls eine
hohe Funkreichweite benötigt,
wenn man vermeiden will, das Gebäude
betreten zu müssen.
Dies wirkt sich nachteilig auf die Verbrauchserfassungsgeräte aus,
für die
eine hohe Sendeleistung erforderlich ist. Die Sendeleistung lässt sich
aus zwei Gründen
auch nicht beliebig an die Erfordernisse anpassen. Zum einen sind
die geeigneten Frequenzbänder durch
Zulassungsvorschriften in der maximalen Sendeleistung beschränkt. Zum
anderen sind die drahtlosen Verbrauchserfassungsgeräte in der
Regel batteriebetrieben, so dass die verfügbare Batteriekapazität die Sendeleistung
und Sendehäufigkeit
begrenzt. Ein eigenständiger
Batteriewechsel durch den Nutzer ist bei Verbrauchserfassungsgeräten aus
Gründen
des Manipulationsschutzes nicht möglich. Ein regelmäßiger Batteriewechsel
durch den Ablesedienst macht die Vorteile der Funkablesung (Schutz
der Privatsphäre
und Durchführung
des Verfahrens bei Abwesenheit der Gebäudenutzer) zunichte. Um dies
zu vermeiden, müssen
funkfähige
Verbrauchserfassungsgeräte
so konfiguriert werden, dass sie über ihre gesamte Einsatzzeit
von mehreren Jahren ohne Batteriewechsel betriebsbereit sind. Dies
beschränkt
die realisierbare Sendeleistung und Funkreichweite solcher Geräte. Beschränkte Funkreichweiten
machen daher ein Walk-By- oder Drive-By-Verfahren insbesondere für große Gebäude ungeeignet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft drahtlose Verbrauchserfassungssysteme,
die für
ein sogenanntes Walk-In-Verfahren geeignet sind. Das Walk-In-Verfahren
stützt
sich auf Verbrauchserfassungsgeräte
insbesondere mit einem Hochfrequenzsendeteil geringerer Funkreichweite.
Der Ableser ist mit einem mobilen Funkempfänger und einer damit verbundenen
mobilen Datenerfassungseinheit ausgestattet. Zur Erfassung der Verbrauchswerte
durchläuft
der Ableser die zugänglichen
Bereiche des abzulesenden Gebäudes
mit seiner Datenerfassungs-Funkempfänger-Kombination
und sammelt per Funkempfang die Verbrauchswerte ein. Dabei kommt
der Ableser den sendenden Endgeräten
bei seiner Ablesetour an bestimmten Stellen soweit entgegen, dass
auf eine hohe Funkreichweite (größer als
10 bis 15 Meter) verzichtet werden kann. Ein Betreten von Wohnungen
ist dabei normalerweise nicht nötig,
da bspw. während
eines Rundgangs durch ein Treppenhaus immer wieder unterschiedliche
Positionen erreicht werden, bei denen einzelne Sender von Verbrauchserfassungsgeräten empfangen
werden können.
In großen
Bürogebäuden kann
das Ablesen bspw. auch durch Begehen der Bürogänge erfolgen. Dadurch werden
in dem Büro
arbeitende Mitarbeiter nicht gestört. Diese Vorgehensweise ist
insbesondere für
sehr große
Gebäude
vorteilhaft, da die Funkreichweite keine einschränkende Größe mehr ist und zugleich eine
unmittelbare Störung
durch die Ablesung vermieden wird. Gerade in größeren und unübersichtlichen
Gebäuden
können
von dem Ableser jedoch leicht einzelne Verbrauchswerterfassungsstellen
bzw. Ablesepositionen vergessen werden. Wenn der Ableser dies am
Ende seiner Begehung feststellt, muss er extra noch einmal zu den
jeweiligen Verbrauchserfassungsgeräten bzw. in deren Funkreichweitenbereich
gehen. Dies kostet viel Zeit und ist daher ineffektiv und teuer.
Sollte das Fehlen einzelner Verbrauchswerte erst bei der Auswertung
festgestellt werden, muss unter Umständen sogar eine gesonderte
Zwischenablesung durchgeführt
werden.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 101 33 366 A1 ist
ein Verfahren zur Erfassung von Zählerstandsdaten von Verbrauchszählern in
eine mobile Datenübernahmeeinrichtung
bekannt, bei dem Identifikationsdaten der Verbrauchszähler und
aktuelle, mittels Funknavigation ermittelte Positionsdaten der Datenübernahmeeinrichtung über Mobilfunk
zur Überwachung
der abgelesenen Verbrauchszähler
und zur Wegeleitung zu einer zentralen Datenerfassungsstelle gesendet
werden. Die Funknavigation ist jedoch für eine Wegeleitung innerhalb des
Gebäudes
nicht geeignet und verbraucht zusammen mit der Mobilfunkübertragung
viel Energie in dem mobilen Ablesegerät.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine einfache, Walk-In-taugliche Möglichkeit
zur drahtlosen Verbrauchserfassung anzugeben, bei der das Ablesen
einzelner Verbrauchserfassungsgeräte vom Ableser nicht vergessen
und der Ableser durch das Gebäude
selbst geführt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird ein Ableser
von der Datenerfassungseinheit anhand einer Soll-Senderliste mit
der Position der abzulesenden Verbrauchserfassungsgeräte im Ablesegebiet
programmgesteuert durch das Ablesegebiet geführt, wobei die Datenerfassungseinheit
insbesondere nach dem Empfang des Verbrauchswerts eines Verbrauchserfassungsgeräts unter
Berücksichtigung
der Soll-Senderliste die nächste
Ableseposition in Abhängigkeit
von den Positionen der noch nicht abgelesenen Verbrauchserfassungsgeräte ermittelt
und anzeigt. So findet bereits bei dem Ablesen eine Überwachung
der abgelesenen Geräte
statt. Dabei leitet bzw. führt
das Verbrauchserfassungssystem den Ableser mit seinem mobilen Funkempfänger programmgesteuert
so durch das Gebäude,
dass er alle sendenden Verbrauchserfassungsgeräte einfängt. Durch die programmgesteuerte
Führung
kann auch die Gesamtwegstrecke durch das Gebäude optimiert werden, um die Begehungszeit
möglichst
kurz zu halten. Indem erfindungsgemäß auch die Positionen der noch
nicht abgelesenen Verbrauchserfassungsgeräte oder deren Sender berücksichtigt
werden, wird das Ableseverfahren flexibler und dynamischer und kann
besonders gut an die tatsächliche
Ablesesituation angepasst werden. Insbesondere ist das System dann
in der Lage, bestimmte Ablesepositionen zu überspringen, wenn die entsprechenden
Funktelegramme bereits empfangen wurden. Um die Bedienerfreundlichkeit
und den Ablesekomfort weiter zu steigern, wird erfindungsgemäß zur Führung des
Ablesers durch das Ablesegebiet das erfolgreiche Ablesen eines Verbrauchserfassungsgerätes, ein
möglicher
Gerätedefekt,
eine Übersicht
mit den Positionen der Verbrauchserfassungsgeräte bzw. deren Sender sowie
ggf. der aktuelle Standort des Ablesers und/oder eine Begehungsanweisung
angezeigt. Dafür
bietet sich bspw. ein LCD-Display an, auf dem ein Plan des Ablesegebiets,
sämtliche
Ablesepositionen und Verbrauchserfassungsgeräte sowie der Standort des Ablesers dargestellt
werden. Dabei kann bspw. durch verschiedene Farbdarstellungen oder
andere Symbole zusätzlich angezeigt
werden, welche Verbrauchserfassungsgeräte bzw. Ablesepositionen bereits
abgearbeitet wurden und welche bei der Begehung noch angelaufen
werden müssen.
Durch geeignete Piktogramme kann ferner eine Begehungsanweisung
eingeblendet werden. Schließlich
können
auch defekte Geräte
besonders gekennzeichnet sein. Die entsprechenden Pläne des Ablesegebietes
können
dabei in einem Speicher der mobilen Datenerfassungseinheit hinterlegt
sein und von dem Ableser beim Betreten des Ablesegebietes aufgerufen
werden.
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In
einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung können alle abzulesenden Geräte in der
Soll-Senderliste bereits in einer sinnvoll optimierten Ablesereihenfolge
gelistet sein. Dann kann die Soll-Senderliste bei der Begehung des
Ablesegebietes einfach in der gelisteten Reihenfolge abgearbeitet
werden, indem nach dem Empfang des Verbrauchswertes eines Verbrauchserfassungsgerätes in der Anzeige
der Datenerfassungseinheit das nächste
abzulesende Gerät
angezeigt wird. Dies kann bspw. durch Angabe einer Gerätenummer
erfolgen, wobei der Ableser über
einen Plan mit der Position der jeweiligen Geräte oder deren bevorzugter Ableseposition
verfügt.
Anstelle der oder zusätzlich
zur Gerätenummer
kann auch die nächste
Ableseposition direkt als Begehungsanweisung angegeben werden, bspw. ”Raum 370”, ”2. Stock
Treppenabsatz” oder
dgl.. Wenn sich der Ableser daraufhin an die angegebene Ableseposition
begibt, erfasst das Verbrauchserfassungsgerät die Funktelegramme mit den
Verbrauchswerten sämtlicher
Verbrauchserfassungsgeräte,
denen in der Soll-Senderliste diese Position zugewiesen ist. Sobald
für diese
Ableseposition alle Verbrauchswerte erfasst sind, wird die nächste Ableseposition
vorgegeben.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens hängt die
Ermittlung der nächsten Ableseposition
von dem aktuellen Standort des Ablesers im Ablesegebiet ab. Indem
die Programmsteuerung neben der Verwaltung der genannten Listen
auch die aktuelle Position des Ablesers im Gebäude nachhält und so den Standort des
Ablesers berücksichtigt,
kann die Gesamtwegstrecke der Begehung ständig aktualisiert und optimiert
werden. Dies kann im einfachsten Fall durch manuelle Eingabe des
Standorts an einem Bedienelement der Datenerfassungseinheit erfolgen.
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Eine
geeignete Möglichkeit
zur automatischen Ermittlung des aktuellen Standort des Ablesers
im Ablesegebiet liegt erfindungsgemäß darin, die Positionen der
zuletzt empfangenen Verbrauchswerterfassungsgeräte zur Standortbestimmung heranzuziehen.
Zur Bestimmung eines wahrscheinlichen Aufenthaltsorts des Ablesers
aus den Positionen der zuletzt empfangen Verbrauchserfassungsgeräte bzw.
Sender bieten sich bspw. aus der Mechanik bekannte Verfahren zur
geometrischen Schwerpunktbestimmung an. Dabei werden bevorzugt nur
die Funktelegramme berücksichtigt,
deren Empfang nicht länger
als ein vorgegebener Zeitraum, bspw. eine Minute, zurückliegt.
Damit wird ein großer
Positionsfehler durch einen zwischenzeitlichen Standortwechsel des
Ablesers vermieden.
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Eine
weitere Verbesserung der Bestimmung der aktuellen Position des Ablesers
lässt sich
dadurch erreichen, dass (möglicherweise
auch zusätzlich)
aus der Empfangsfeldstärke
der zuletzt empfangenen Verbrauchserfassungsgeräte bzw. Sender der aktuelle
Standort des Ablesers im Ablesegebiet bestimmt wird. Dies lässt sich
bspw. einfach durch kontinuierliches Ausmessen der Funkstrecken
während
der Gebäudebegehung erreichen,
denn die Empfangsfeldstärke
(RSSI-Wert) ist
ein guter Indikator für
die Nähe
zu einem Sender. Steht dieser Wert beim Empfang einer Funkbotschaft
zur Verfügung,
kann er die Qualität
der Positionsbestimmung erheblich steigern. Zusätzlich, oder falls der RSSI-Wert
nicht zur Verfügung
steht, kann auch die Empfangsrate der jeweiligen Verbrauchserfassungsgeräte zur Positionsbestimmung
herangezogen werden. Dabei wird die Empfangsrate der Sender in Reichweite
bewertet. Befindet sich der Ableser mit seinem Funkempfänger in
einer bestimmten Etage, dann wird er häufiger und mehr Sender aus
dieser Etage empfangen, als aus benachbarten Etagen, da Böden und
Decken in Gebäuden
in der Regel eine hohe Funkdämpfung
aufweisen. Die Ergebnisse zahlreicher Funkstreckenmessungen in Gebäuden zeigen,
dass sich zur Bestimmung des Empfängerstandorts Kriterien und
Verfahren angeben lassen, die auch ohne gemessene Feldstärkeinformationen
auskommen. Gewichtet man die Senderpositionen bspw. bei der Schwerpunktbestimmung
jedoch geeignet mit ihrer Empfangsfeldstärke, dann wird das Ergebnis
einer Schwerpunktbestimmung regelmäßig bessere Resultate liefern
als bei der Verwendung ungewichteter Senderpositionen. Zusätzlich kann
auch die Beschaffenheit des Gebäudes,
bspw. eine hohe Funkabschirmung durch dicke Betonwände, berücksichtigt
werden. Dies kann bspw. durch den Sender- bzw. Gerätepositionen
zugeordnete Gewichtungsfaktoren erfolgen.
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Auf
die für
die Standortbestimmung benötigten
Informationen kann besonders einfach zugegriffen werden, wenn erfindungsgemäß eine Empfangsliste
der zuletzt empfangenen Verbrauchserfassungsgeräte geführt wird, in welcher insbesondere
der Empfangszeitpunkt, die Position des Verbrauchserfassungsgeräts und/oder
die Empfangsfeldstärke
eingetragen werden. Die Empfangsliste kann eine dynamische Liste
der zuletzt empfangenen Funkbotschaften (Last-Recently-Received-Liste, kurz LRR-Liste)
sein. Die LRR-Liste speichert dazu vorzugsweise zeitlich begrenzt
(für einige
Sekunden oder Minuten) von den zuletzt empfangenen Verbrauchserfassungsgeräten jeweils
den Empfangszeitpunkt, die Montageorte (Einbaupositionen), falls
verfügbar
die Empfangsfeldstärke
(bspw. den RSSI-Wert) sowie ggf. weitere Informationen.
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Ein
statistisches Verfahren zur Empfängerstandortbestimmung,
wie es zuvor beschrieben wurde, funktioniert um so besser, je mehr
Funkstrecken vorhanden sind, also insbesondere in großen Gebäuden mit
vielen Sendern. Gerade dort ist auch die programmgesteuerte Nutzerführung besonders
vorteilhaft einsetzbar. Da es einiger Erfahrung bedarf, um zu beurteilen,
wann beispielsweise das Warten auf einen fehlenden Verbrauchswert
eines Verbrauchserfassungsgeräts abgebrochen
werden kann, führt
das erfindungsgemäße Verfahren den
Ableser ferner gezielt in die Nähe
der Verbrauchserfassungsgeräte
bzw. ihrer Sender, deren Verbrauchswerte noch nicht übertragen
wurden. Bleibt der Empfang auch in einer sicheren Funkreichweite
eines Senders aus, dann kann dass Verfahren die Wahrscheinlichkeit
für einen
Gerätedefekt
abhängig
von der Aufenthaltszeit in Empfangsreichweite ermitteln. Diagnostiziert
das Verfahren einen wahrscheinlichen Gerätedefekt, kann es den Ableser
auf kürzestem
Wege in die Nähe
des nächsten
fehlenden Verbrauchserfassungsgeräts ohne Defekt schicken. Eine
subjektive Beurteilung der Empfangswahrscheinlichkeit unterliegt
dagegen menschlichen Fehleinschätzungen,
würde lange
Wartezeiten auf einzelne fehlende Sender nach sich ziehen und die
Geschwindigkeitsvorteile der erfindungsgemäßen Walk-In-Ablesung reduzieren.
Deswegen ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung besonders vorteilhaft, wenn jeweils eine Defektablaufzeit
für jedes
sich vorzugsweise in Empfangsreichweite befindende Verbrauchserfassungsgerät ermittelt
wird, und nach Ablauf der Defektablaufzeit ohne Empfang das entsprechende
Verbrauchserfassungsgerät
bei der (weiteren) Führung
des Ablesers durch das Ablesegebiet nicht mehr berücksichtigt
wird. Die Defektablaufzeit kann bspw. aus einer typischen Defektausfallrate,
dem Alter der Sender, der Empfangswahrscheinlichkeit und dem mittleren
zeitlichen Abstand zwischen den Aussendungen abgeschätzt werden.
Der Gerätedefekt
kann dann bei der Auswertung der Ablesewerte festgestellt und im
Rahmen einer Wartung kontrolliert und behoben werden.
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Vorzugsweise
werden in der Soll-Senderliste für
jedes Verbrauchserfassungsgerät
ein Empfangs-/Nichtempfangskennzeichen und/oder der Inhalt empfangener
Funkbotschaften gespeichert. Ferner kann die Soll-Senderliste, die
bspw. für
ein Gebäude
geführt
wird, zusätzlich
für jedes
Endgerät
(Verbrauchserfassungsgerät)
ein eindeutiges Identifikationsmerkmal, den Montageort (die Einbauposition),
die Defektablaufzeit oder sonstige Informationen enthalten. Emp fangs-/Nichtempfangskennzeichen
können
beispielsweise über
das Kriterium fehlender Inhalte im Feld gespeicherter Funkbotschaften
realisiert werden.
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Die
Ablesezeiten während
der Begehung lassen sich dadurch weiter verkürzen, dass die Sender der Verbrauchserfassungsgeräte die Verbrauchswerte
zu den erwarteten Ablesezeitpunkten mit einer erhöhten Sendehäufigkeit
aussenden. Eine Ablese der Verbrauchswerte erfolgt häufig zu
Jahresanfang, so dass bspw. während
des Januar die Sendehäufigkeit
erhöht
wird. Je nach Ablesezyklus kann die Sendehäufigkeit aber auch zu anderen
Zeiten und für
beliebige Zeiträume
(bspw. auch mehrfach pro Jahr, wie einmal pro Quartal) erhöht werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Funkfernablesung
von mehreren Verbrauchserfassungsgeräten mit einer mobilen Datenerfassungseinheit,
welche einen Funkempfänger,
eine Steuereinheit mit Programmsteuerung und eine Anzeigeneinheit
aufweist, wobei die Programmsteuerung zur Durchführung des zuvor beschriebenen
Verfahrens eingerichtet ist.
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Eine
besonders vorteilhafte Datenerfassungseinrichtung weist zusätzlich eine
Auswerteeinheit zur Bestimmung der Empfangsfeldstärke auf,
um die gemessenen Empfangsfeldstärken,
bspw. den RSSI-Wert, bei der Ermittlung der aktuellen Position des
Ablesers mit heranzuziehen.
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Die
Steuereinheit kann einfacherweise ein mobiler Computer, insbesondere
ein Notebook oder ein PDA, sein, an welchen ein mobiler Funkempfänger anschließbar ist.
In der Steuereinheit ist ferner ein Datenspeicher vorgesehen, in
dem eine Soll-Senderliste mit den abzulesenden Verbrauchserfassungsgeräten und eine
Empfangsliste der zuletzt empfangenen Verbrauchserfassungsgeräte gespeichert
sind.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnungen. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination Teil der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Die
einzige 1 zeigt schematisch mehrere
Verbrauchserfassungsgeräte 1,
die durch eine mobile Datenerfassungseinheit 2 ausgelesen
werden können,
wenn sich der Funkempfänger 3 der
Datenerfassungseinheit 2 in Empfangsreichweite der Sender 4 der
jeweiligen Verbrauchserfassungsgeräte 1 befindet.
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Dieses
drahtlose Verbrauchserfassungssystem ermöglicht die Erfassung der Verbrauchswerte
bei der Begehung eines Ablesegebietes, bspw. eines Gebäudes, mit
einem geeigneten Funkempfänger 3 (Walk-In-Ablesung)
durch Empfang von Funktelegrammen mit den Verbrauchswerten, die
von den Verbrauchserfassungsgeräten 1 ausgesendet
werden. Zum Aussenden der Funktelegramme mit den ermittelten Verbrauchswerten
werden vorzugsweise Verbrauchserfassungsgeräte 1 mit im HF-Bereich
arbeitenden Sendern 4 verwendet, die insbesondere zu den
erwarteten Ablese-Zeitpunkten ihre Verbrauchswerte so häufig aussenden,
dass eine zügige
Begehung des Gebäudes
durch den Ableser ermöglicht
wird. Geeignete Sendehäufigkeiten
liegen zu den Ablese-Zeitpunkten in der Größenordnung von sekündlichem
Senden bis etwa minütlichem
Senden. Während
der übrigen
Zeit kann die Aussendefrequenz zur Energieeinsparung deutlich reduziert werden.
Die vorgenannten Zahlenbeispiele gelten für typische Anwendungsfälle in Bürogebäuden oder
für Wohnungsanlagen.
Je nach Ablesemuster und Zweck der Ablesung können diese Zeiten im Rahmen
der vorliegenden Erfindung aber frei angepasst werden. Die genauen
Sendezeitpunkte sind dabei für
das Verfahren unerheblich. Die Sender 4 können beispielsweise
in regelmäßigen, äquidistanten
Zeitabständen
oder zu zufälligen
Sendezeitpunkten senden, wobei eine mittlere Sendehäufigkeit
garantiert wird.
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Die
Funkbotschaften der Verbrauchserfassungsgeräte 1 enthalten ein
eindeutiges Merkmal (z. B. eine Seriennummer), das den Sender 4 der
Botschaft identifiziert. Jeder Sender 4 soll über dieses
Identifikationsmerkmal eindeutig einem Verbrauchserfassungsgerät 1 und
dessen Position zugeordnet werden können. Diese geräteindividuelle
Zuordnung kann Teil einer Datenbank für das abzulesende Gebäude sein,
die in der mobilen Datenerfassungseinheit 2 gespeichert
ist.
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Die
mobile Datenerfassungseinheit 2 weist neben dem Funkempfänger 3 auch
eine damit verbundene Steuereinheit 5 auf, welche über eine
Programmsteuerung 6 mit Datenspeicher 7 und eine
Anzeige 8 verfügt. Als
Steuereinheit 5 kommen beispielsweise marktübliche Notebooks,
PDAs oder Palmtops in Frage, die über eine geeignete Schnittstelle
(Steckkarte, serielle Schnittstelle, USB, Bluetooth, IrDA, etc.)
verfügen,
um sie mit einem mobilen Funkempfänger 3 zu verbinden.
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In
der Programmsteuerung 6 der mobilen Datenerfassungseinheit 2 ist
ein Verfahren zur Ableserführung
implementiert, durch das der Ableser Begehungsanweisungen für das Ablesegebiet
erhält.
Dies kann bspw. ein Bürogebäude, ein
Wohnhaus mit mehreren Wohnungen oder auch ein Komplex bestehend
aus mehreren Gebäuden
sein, deren Verbrauchswerte nacheinander durch Begehen abgelesen
werden sollen. Ziel der Ableserführung
ist es, sicherzustellen, dass der Ableser bei seinem Rundgang durch
das Ablesegebiet keine Verbrauchserfassungsgeräte vergisst und einen optimalen
Begehungsweg wählt.
Gemäß einem
weiteren, zusätzlichen
Aspekt des implementierten Verfahrens soll dem Ableser die Entscheidung
erleichtert werden, wann ein Verbrauchserfassungsgerät 1 bzw.
der dazugehörige
Sender 4 defekt ist, so dass es bei der Ablesung nicht mehr
berücksichtigt
wird.
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Das
Verfahren arbeitet dabei in folgenden Ablaufschritten, die durch
eine in der Programmsteuerung 6 befindliche Ablaufsteuerung 10 für die Ableserführung initiiert
werden:
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A. Einlesen einer Soll-Senderliste 9 mit
Identifikationsmerkmalen (Ident1, ..., IdentN) für
die jeweiligen Verbrauchserfassungsgeräte 1 und Montageorten
(Einbaupositionen: Position1, ..., PositionN) der Sender 4 aus einem Datenspeicher 7
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In
der Soll-Senderliste 9, die bspw. separat für verschiedene
Gebäude
oder Ablesegebiete vorliegt, sind alle in diesem Ablesegebiet vorhandenen
Verbrauchserfassungsgeräte 1 gelistet,
die abgelesen werden sollen.
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B. Initialisieren einer Senderdefekt-Ausfallzeitzählung 11
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Die
Senderdefekt-Ausfallzeitzählung 11 dient
dazu, den Defekt eines Verbrauchserfassungsgerätes 1 bzw. des dazugehörigen Senders 4 festzustellen.
Dafür werden
in der Soll-Senderliste 9 Time-Out-Zeiten (ErrorTimeOut1, ..., ErrorTimeOutN)
für jedes
Verbrauchserfassungsgerät 1 gespeichert.
Wenn sich der Ableser für
einen Zeitraum, der länger
ist als die Time-Out-Zeit, in sicherer Empfangsreichweite eines
Verbrauchserfassungsgerätes 1 befindet,
ohne dass ein Funktelegramm von diesem Gerät ermittelt wurde, zeigt die
Anzeige 8 der mobilen Datenerfassungseinheit 2 einen
Gerätefehler
an und gibt dem Ableser die nächste
Ableseposition als Begehungsanweisung vor. Bei der Initialisierung
der Defektausfallzeitzählung 11 werden
bspw. bereits existierende Time-Out-Zeiten aus der Soll-Senderliste 9 ausgelesen
oder neue Time-Out-Zeiten errechnet bzw. abgeschätzt.
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C. Optionale Eingabe einer funktechnischen
Beurteilung des Gebäudes
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Diese
Angaben können
bspw. aus einer gebäudespezifischen
Datenbank eingelesen werden und helfen der Programmsteuerung 6 bei
der Interpretation der gewonnenen Daten. Es ist dabei in der Regel
ausreichend, wenn die funktechnische Beurteilung in groben Kategorien
erfolgt, bspw. durchlässig,
normal, dämpfend.
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D. Optionale Eingabe des Startorts für die Ablesung
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Diese
Angabe dient als Startwert für
die Ermittlung des Standorts des Ablesers und erleichtert das Einmessen
des Systems. Falls eine solche Vorgabe nicht erfolgt, können gebäudespezifische
Annahmen gemacht werden, bspw. Erdgeschoss, Haupteingang des Gebäudes.
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E. Initialisieren aller internen Zähler, Zustände und
Zeitgeber
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Dabei
werden insbesondere die aus den Funktelegrammen extrahierten Verbrauchswerte,
die in der Soll-Senderliste 9 gespeichert werden (RxMessageN), gelöscht.
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F. Löschen
der Empfangsliste 12 der zuletzt empfangenen Sender 4
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In
der Liste 12 der zuletzt empfangenen Verbrauchserfassungsgeräte 1,
die bspw. als dynamische LRR-Liste (Last Recently Received) geführt wird,
werden Informationen zu den zuletzt empfangenen Sendern geführt, um
daraus den Empfängerstandort
zu ermitteln. Dies sind der Empfangszeitpunkt (RxTimeL),
die Position des Senders 4 des Verbrauchserfassungsgeräts 1 (PositionL) und die jeweilige Empfangsfeldstärke (RSSIL). Diese Liste 12 wird so geführt, dass
das jeweils zuletzt empfangene Verbrauchserfassungsgerät 1 an
der ersten Position der Liste 12 steht und die älteren Listeneinträge bei einem
neuen Eintrag jeweils eine Position weiter geschoben werden, wobei
der letzte Wert aus der Liste 12 herausfällt. Zusätzlich können auch
Werte aus der Empfangsliste 12 gelöscht werden, die älter sind
als eine vorgebbare Zeitspanne. Diese dynamische Listenführung hat
sich für
die Auswertung als vorteilhaft erwiesen.
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G. Einschalten des Funkempfängers 3
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H. Berechnen des nächsten Wegpunkts (Ableseposition)
aus dem aktuellen Empfängerstandort
und den Positionen noch fehlender Verbrauchserfassungsgeräte 1 aus
der Soll-Senderliste 9
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Aus
einem fehlenden Eintrag für
den Verbrauchswert in der Soll-Senderliste 9 (RxMessage
hat noch keinen Eintrag) kann bspw. ermittelt werden, welche Verbrauchserfassungsgeräte noch
nicht abgelesen sind. Alternativ dazu kann natürlich auch ein separates Empfangskennzeichen
verwendet werden.
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Mit
dieser Information und dem aktuellen Empfängerstandort kann die Programmsteuerung 6 die
optimale nächste
Ableseposition ermitteln. Dabei kann auch berücksichtigt werden, dass der
gesamte Begehungsweg optimalerweise besonders kurz gehalten werden
soll. Gebäudespezifische
Informationen zu den möglichen
Wegen bei der Begehung mit Angaben zu den Entfernungen kann die
Programmsteuerung 6 durch ihre Listen- und Speicherverwaltung
erhalten, sofern entsprechende Gebäudedaten in einer Datenbank
abgelegt sind. insbesondere kann die Programmsteuerung 6 die
tatsächlichen
Begehungswege auch protokollieren, aufbereiten und in eine Datenbank
einstellen. Dadurch aktualisiert sich die Programmsteuerung 6 bei
jeder Begehung selbst und erweitert so ständig die potentiell möglichen
Ablesewege, um immer flexibel den jeweils optimalen Begehungsweg
auswählen
zu können.
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I. Generieren einer Begehungsanweisung
aus den Ergebnissen des Berechnungsschritts H und Übermittlung der
Anweisung an den Ableser.
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Aus
der nächsten
günstigsten
Ableseposition erzeugt die Programmsteuerung 6 eine Begehungsanweisung
an den Ableser, die mittels der Anzeige 8 optisch und/oder
akustisch angezeigt wird. Im einfachsten Fall kann dies die Benennung
der nächsten
Ableseposition sein. Komfortabler ist dagegen eine Darstellung auf einem
Display, auf dem der Ableser bspw. in einem schematisierten Gebäudegrundriss
seinen aktuellen Standort, die nächste
Ableseposition und den Weg dorthin angezeigt bekommt. Ferner kann
die Anzeigeneinheit 8 auch für Status- und Fehleranzeigen verwendet werden.
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J. Empfang einer Funkbotschaft
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Nachdem
der Funkempfänger 3 eine
Nachricht empfangen hat, wird diese einer Auswerteeinheit der Programmsteuerung 6 zugeführt.
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K. Empfangszeitpunkt (RxTimeL)
für die
empfangene Botschaft bestimmen
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Von
einem Empfangszeitgeber 14 der Programmsteuerung 6 wird
der Empfangszeitpunkt ermittelt.
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L. Falls möglich, Messen der Empfangsfeldstärke (RSSI-Wert)
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In
einer Auswerteeinheit 15 der Programmsteuerung 6 wird
vorzugsweise auch die Empfangsfeldstärke der eingegangenen Funkbotschaft
ermittelt, die einen Hinweis auf die Entfernung zu dem aussendenden Sender 4 gibt.
Dieser Wert kann bei der Standortbestimmung des Ablesers als Gewichtungsfaktor
verwendet werden.
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M. Bestimmung des Senderstandorts (PositionL) aus dem Eintrag des Montageorts in der
Soll-Senderliste 9 über
das Identifikationsmerkmal (IdentN) aus
der empfangenen Funkbotschaft
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N. Eintragen der Senderposition (PositionL), der Empfangsfeldstärke (RSSIL)
und des Empfangszeitpunkts (RxTimeL) in
die Liste 12 der zuletzt empfangenen Geräte 1 (LRR-Liste)
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O. Bestimmen des aktuellen Empfängerstandorts
(des Ableserposition im Gebäude
oder Ablesegebiet) aus den Einträgen
der LRR-Liste 12
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Dazu
wird in der Empfängerstandortbestimmung 13 der
Programmsteuerung 6 aus der Empfangsliste 12 mittels
einer mit der Empfangsfeldstärke
(RSSIL) gewichteten Schwerpunktermittlung
aus den Positionen (PositionL) der zuletzt
empfangenen Sender 4 der aktuelle Standort des Ablesers
bestimmt. Dabei werden nur Einträge
der Empfangsliste 12 verwendet, deren Empfangszeit (RxTimeL) nicht länger als ein bestimmter Zeitraum,
bspw. ein oder zwei Minuten, zurückliegt.
Damit sollen Ungenauigkeiten in der Standortbestimmung vermieden
werden, die durch einen zwischenzeitlichen Standortwechsel des Ablesers
hervorgerufen worden sind.
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Q. Abspeichern der Dateninhalte der empfangenen
Funkbotschaft (Funktelegramm) in der Soll-Senderliste 9 im
Feld ”RxMessage”
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R. Falls erforderlich, Fortschreiben der
Zeitzählung
und Aktualisierung sämtliche
Defektablaufzeiten (ErrorTimeOut) von allen noch nicht empfangenen
Sendern 4 in Empfangsreichweite sowie ggf. Löschen von
Einträgen
aus der Empfangsliste 12 mit veraltetem Empfangszeitpunkt
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Wenn
für eine
Ableseposition bestimmte Verbrauchserfassungsgeräte 1 noch nicht empfangen
wurden, was bspw. über
das Kriterium ”RxMessage
ohne Eintrag” festgestellt
werden kann, wird die Zeitzählung für diese
Ableseposition weitergeführt,
damit nach Ablauf einer Defektablaufzeit ein Verbrauchserfassungsgerät 1 als
nicht empfangbar (bspw. Eintrag ”ERROR” für die RxMessage) erkannt und
bei der weiteren Ableserführung
nicht mehr berücksichtigt
wird. Die jeweilige Empfangsreichweite wird aus Positionsangaben
der Soll-Senderliste 9 und dem berechneten Empfängerstandort
bestimmt.
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S. Wiederholen der Schritte H bis R solange,
bis alle Verbrauchserfassungsgeräte 1 aus
der Soll-Senderliste 9 erfasst wurden, mit Ausnahme der
Geräte 1,
deren Defekt anzunehmen ist (Defektablaufzeit ErrorTimeOut ist überschritten).
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T. Daten sichern und Ablese- und Fehlerreport
generieren.
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U. Ende des Ablesevorgangs für das Ablesegebiet
bzw. Gebäude
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Nach
dem Ende des Ablesevorgangs verlässt
der Ableser das Ablesegebiet bzw. Gebäude. Sobald er sich einem neuen
Gebäude
zuwendet, kann der Ableser das vorbeschriebene Verfahren für das neue
Ablesegebiet erneut durchführen.
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Nachfolgend
wird noch detailliert beschrieben, wie ein möglicher Sendedefekt eines Verbrauchserfassungsgeräts 1 ermittelt
wird. Dem vorgeschlagenen Verfahren zur Feststellung eines wahrscheinlichen
Senderdefekts liegen folgende Annahmen zugrunde:
- • Die Defektausfallrate
PERR der Sender 4, d. h. die Ausfälle pro
Zeiteinheit TERR (z. B. jährliche
Ausfallrate), ist bekannt.
- • Das
Alter TAGE der Sender 4 oder die
Zeitspanne TLRO (Last Read Out) seit der
letzten erfolgreichen Funkablesung ist bekannt.
- • Die
Empfangswahrscheinlichkeit PRX für Sender 4 in
Funkreichweite ist für
eine gegebene Reichweite bekannt (ggf. abhängig vom Gebäudetyp).
- • Die
mittlere zeitliche Abstand TTX zwischen
den Aussendungen der Funkbotschaften ist für den Zeitpunkt der Ablesung
bekannt.
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Aus
diesen Parametern kann ein Wert für die min. Defektablaufzeit
TETO abgeschätzt werden.
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Für die erstmalige
Ablesung kann der Wert für
TETO äquivalent
abgeschätzt
werden, indem die Zeit TLRO seit der letzten
Ablesung durch das Alter TAGE der Sender 4 substituiert
wird.
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Ein
Zahlenbeispiel soll die Zusammenhänge und Größenordnungen verdeutlichen:
Die
jährliche
Defektausfallrate der Sender 4 sei bekannt und betrage:
PERR = 150 ppm
und beziehe sich demzufolge
auf ein Zeitintervall von: TERR = 12 Monate
Die
Funkablesung soll regelmäßig einmal
pro Quartal stattfinden: TLRO = 3 Monate
Die
Empfangswahrscheinlichkeit betrage in abgesicherter Reichweite:
PRX = 85%
Der mittlere zeitliche Abstand
zwischen zwei Sendungen sei: TTX = 15 Sekunden
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Für diesen
Fall berechnet sich die minimale Defektablaufzeit T
ETO zu:
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In
diesem Beispiel kann der Defekt eines Senders 4 also frühestens
nach einer Nichtempfangsdauer von ca. 81 Sekunden angenommen werden,
während
der sich der Ableser in sicherer Empfangsreichweite des Senders 4 befand.
Für den errechneten
Wert wird unterstellt, dass der Sender 4 bei der vorhergehenden
Ablesung vor drei Monaten noch empfangbar war.
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Diese
Defektablaufzeit wird bei der Aktualisierung der Defektablaufzeit
(vergleiche Verfahrensschritt R) in die Soll-Senderliste 9 eingetragen.
Sollte ein Funktelegramm nach Ablauf dieser Zeit nicht empfangen worden
sein, wird das Verbrauchserfassungsgerät 1 bei der Ablesung
nicht mehr berücksichtigt
und der Ableser von der Programmsteuerung 6 nach Empfang
aller übrigen
zu dieser Ableseposition gehörenden
Verbrauchswerte an die nächste
Ableseposition geschickt. Der Fehler wird in der Anzeige 8 angezeigt
und in ein Fehlerprotokoll aufgenommen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung werden also ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zur Funkfernablesung von Verbrauchserfassungsgeräten 1 mit
Sendeteil 4 durch Begehung bspw. eines Gebäudes mit
einer tragbaren Datenerfassungseinrichtung 2 mit Steuereinheit 5 und
Empfangsteil 3 vorgeschlagen, bei dem die Datenerfassungseinheit 2 den
Ableser programmgesteuert durch das Gebäude führt. Dabei kann eine Programmsteuerung 6 der
Datenerfassungseinheit 2 aus den Positionen der zuletzt
empfangenen Sender 4 die aktuelle Position des Ablesers
im Gebäude
bestimmen. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung wird verbessert,
wenn die Programmsteuerung die Empfangsfeldstärke der zuletzt empfangenen
Sender 4 misst und zur Standortbestimmung des Ablesers
im Gebäude
heranzieht. Um nicht unnötig
lange auf den Verbrauchswert eines defekten Verbraucherfassungsgerätes 1 zu
warten, errechnet die Programmsteuerung 6 der Datenerfassungseinheit 2 aus
bekannten Parametern eine Defektablaufzeit, wobei die Defektablaufzeit
individuell für
jedes sendende Gerät 1 in
Empfangsreichweite geführt
wird, und wobei nach Ablauf der Defektablaufzeit ohne Empfang das
betroffene Gerät 1 als
nicht empfangbar deklariert und für die nachfolgende programmgesteuerte
Begehungsführung
nicht mehr berücksichtigt
wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Ableserführung bei
der Funkfernablesung wird die Walk-In-Ablesung durch eine zuverlässige Ablesung
aller Geräte
und eine höhere
Begehungsgeschwindigkeit deutlich verbessert. Die Begehung kann
abhängig
von dem aktuellen Ableserstandort im Gebäude und abhängig von den Positionen noch
nicht empfangener Erfassungsgeräte
geschehen. Wartezeiten, verursacht durch defekte Sender 4,
werden verkürzt,
weil das Verfahren mit hoher statistischer Sicherheit diesen Tatbestand
feststellen kann. Eine situationsbedingte Entscheidung wird dem
Durchführenden
nicht abverlangt. Durch die Auswertung der Funkstrecken kann automatisch
die aktuelle Position des Ablesers im Gebäude bestimmt und nachgehalten werden.
Daraus kann das Verfahren programmgesteuert eine optimale Routenplanung
für den
Ableser durch das Gebäude
entwerfen und ständig
aktualisieren. Der Ableser kann sich in allen Situationen auf die
Anweisungen des Verfahrens stützen.
Menschliche Fehleinschätzungen
werden eliminiert und das steigert die Qualität der Ablesedienstleistung.
Dies führt
zu einer effizienten Durchführung
der Walk-In-Ablesung mit einem intelligenten Verfahren zur Führung des
Ablesers im Gebäude,
bei dem keine Verbrauchserfassungsgeräte vergessen werden und der
Ableseweg optimiert wird.
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Das
Verfahren gestattet durch die Ableserführung auch den Einsatz unerfahrener
Ableser oder Hilfskräfte.
In den Verfahrensregeln zum programmgesteuerten Führen des
Ablesers kann das Wissen zur Funkausbreitung abhängig vom Gebäudetyp verarbeitet
sein, ebenso die Expertise geübter
Walk-In-Ableser und die Ergebnisse zahlreicher Funkausbreitungsmessungen
in Gebäuden.
Durch die automatisierte Ableserführung steht allen Ablesern
das Wissen über
eine vorteilhafte Vorgehensweise bei der Walk-In-Ablesung zur Verfügung und
wird zur Effizienzsteigerung des Ableseprozesses genutzt.
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- 1
- Verbrauchserfassungsgerät
- 2
- mobile
Datenerfassungseinheit
- 3
- Funkempfänger
- 4
- Sender
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Programmsteuerung
- 7
- Datenspeicher
- 8
- Anzeigeneinheit
- 9
- Soll-Senderliste
- 10
- Ablaufsteuerung
- 11
- Senderdefekt-Ausfallzeitzählung
- 12
- Empfangsliste
- 13
- Empfängerstandortbestimmung
- 14
- Empfangszeitgeber
- 15
- Auswerteeinheit
