DE202011004327U1 - Kommunikationsmodul zur automatisierten Fernsteuerung und -auslesung von elektronischen Einrichtungen - Google Patents

Abstract

Kommunikationsmodul zum Auslesen von Zählwerten aus elektronischen Zählern, welches entweder (1) auf dem Zähler oder extern montiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Kommunikationsmodul die Funktionen Datenabfrage, -sammlung und -übertragung erfüllt, wobei letztere nicht von außen initiiert werden muss, aber von extern dynamisch gesteuert werden kann (siehe erfinderischer Schritt), und darüber hinaus über einen Chip verfügt, über den die Zählwerte ohne äußere Initiierung übertragen werden (beispielsweise GPRS, UMTS, LTE, WiMaX, WLAN, ...). Das Modul verfügt über mindestens einen Mikroprozessor und mindestens eine Speichereinheit (beispielsweise Flash-Speicher, Speicherkarte, ...) und sieht (eine) standardisierte Schnittstelle(n) für Datenübertragung (bspw. USB) und Energieversorgung (bspw. USB oder Buchse) externer Module vor, die später einfach angeschlossen werden können und die Funktionalität des Zählers erweitern.

Description

• Derzeitige Situation – Elektronische Zähler
• • Elektronische Zähler (Smart Meter) für alle Verbrauchsarten (Strom, Gas, Wasser, Fernwärme, ...) sind am Markt vorhanden
• • Die vorfügbaren Zähler bieten eine grundlegende Datenkommunikation (per Kabel- oder Funkverbindung), sodass die Daten meist in einem Modul des Stromzählers gesammelt (konzentriert) werden
• • Dieser Zähler kann über externe Kommunikationsmodule wie Modems kontinuierlich die Daten ausgeben oder aber zwischenspeichern und
• • auf Abruf bereitstellen (Pull-Prinzip) oder
• • an einen weiteren Konzentrator übermitteln, welcher dann zentral abgefragt wird
• Derzeitige Situation – Hausautomatisierung
• • Verschiedene Systeme zur Hausautomatisierung sind vorhanden, diese funktionieren entweder drahtlos oder drahtgebunden und werden über das Stromnetz, Batterien oder durch Piezomodule mit Energie versorgt
• • Systeme sind wenig verbreitet, da ein ganzheitliches Konzept am Markt fehlt
• • Verschiedene Systeme verschiedener Hersteller können meist nicht miteinander interagieren
• • Anreize für Kunden fehlen, beispielsweise Gerätesteuerungen über ein Energiemanagement vorzunehmen
• Herausforderungen
• • Damit elektronische Zähler (Smart Meter) im Endkunden-, Gewerbe-, Industrie- und öffentlichem Bereich eingesetzt werden können, fehlt bei den bestehenden Konzepten die kosteneffiziente Kommunikationsanbindung. Heutige Ansätze:
• • Nutzung der ADSL Leitungen von Kunden: Risiken, weil auf Infrastruktur des Kunden zurückgegriffen wird, deren Zuverlässigkeit nicht garantiert werden kann
• • Nutzung von Mobilfunknetzen: Bei bestehenden Ansätzen werden die Werte abgefragt, indem der elektronische Zähler angerufen wird (Pull-Prinzip) oder Datenkonzentratoren benutzt werden
• • Nutzung eigener Kommunikationsnetze seitens der Energieversorgungsunternehmen (mit Technologien wie Power Line Communication (PLC)): Bau eigener Kommunikationsnetze ist sehr aufwändig und teuer und bremst somit die Markteinführung von elektronischen Zählern.
• • Ebenfalls sind bestehende Kommunikationsmodule nur bedingt erweiterungsfähig und konzentrieren sich in der Regel auf die Fernauslesung der Zählwerte
• Kommunikationsmodul
• • Dem zentralen Kommunikationsmodul kommt eine zentrale Rolle zu:
• • Abfrage der Zählwerte aller Zähler in einem Zählerbereich (Haushalt, Gebäude, etc.)
• • Speicherung der Zählwerte
• • Weitergabe der Zählwerte an zentrale Computerinfrastruktur bei Energiedienstleistern und Energieversorgungsunternehmen
• • Ebenfalls fehlt ein Konzept zur Integration einer selbstständigen Übermittlung der Zählwerte (Push-Prinzip) in konzentrierter Form zu einer bestimmten Uhrzeit
• Erfinderischer Schritt
• • Mit dem im Folgenden beschriebenen Kommunikationsmodule werden die beschriebenen Herausforderungen umfassend gelöst
• • Der erfinderische Schritt ist:
• • Die Verbindung eines elektronischen Zählers mit der Möglichkeit, das Übermittlungsintervall der Zählwerte und das Ableseintervall von extern dynamisch zu bestimmen. Über einen Befehl kann das Modul angewiesen werden, kontinuierlich Zählwerte bestimmter oder aller Zähler für eine bestimmte Zeit oder bis zum Erhalt eines weiteren Befehles zu übermitteln. Das Modul sendet hier ebenfalls aktiv die Zählwerte, diese müssen nicht permanent abgefragt werden. Hiermit ist es beispielsweise möglich, sekündliche Werte des Stromverbrauchs zu erhalten.
• • Integration einer standardisierten Schnittstelle (bspw. USB), um später den Zähler einfach um weitere Funktionalitäten durch externe Module zu erweitern. Es wird auch eine Energieversorgung für externe Module via standardisierter Schnittstelle oder Anschlussbuchse integriert
• • Dieser Schritt ist verbunden mit folgenden Eigenschaften:
• • Die gespeicherten Daten werden von dem Modul zu einer definierten Tageszeit über ein Funknetz (beispielsweise GPRS, UMTS, LTE, WiMaX) entweder direkt an die EDV-Infrastruktur des Energiedienstleisters/-versorgungsunternehmens übertragen oder von dem Kommunikationsdienstleister zwischengespeichert und gebündelt weitergeleitet.
• • Die Software des Moduls kann über die Kommunikationsanbindung aktualisiert werden, um künftige Weiterentwicklungen zu integrieren
• • Das Modul verfügt über ausreichende Speicherkapazität und Rechenleistung für künftige Anwendungen wie Energiedatenmanagement
• • Zur Anbindung von Steuer- und Regelungstechnologien für Elektrogeräte jeglicher Art werden entsprechende Kommunikationsmodule vorgesehen, die entweder schon auf dem Modul integriert oder später als Aufsteckerweiterung montiert werden können (beispielsweise Heimautomatisierung, Energiemanagement durch Steuerung von Verbrauchern, etc.)
• • Zur Anbindung bestehender Netzwerke sind Bluetooth-, WLAN-Chip oder andere drahtlose Lösungen vorgesehen
• • (Piezogesteuerte) Schalter- und Anwendungstechnik (Strom- und stromlos)
• Kommunikationsmodul – Bezeichnungen
• Ein Ausführungsbeispiel des Kommunikationsmoduls ist in Zeichnung 1 gezeigt. In Zeichnung 1 sind wie folgt gekennzeichnet:
• Bezugszeichenliste

1

Kommunikationsmodul

2

Funktionen des Kommunikationsmodul gemäß Schutzansprüchen, unter anderem: a. Speicherung der Zählwerte b. Datenübertragung in festgelegten Intervallen und zu festgelegten Uhrzeiten c. Festlegung des Intervalls und Zeitpunkts über externen (zentralen) Steuerbefehl möglich d. Software ist über Kommunikationsanbindung aktualisierbar e. Jedes Modul ist eindeutig eindressiert und vom Zentralserver ansteuerbar f. Mindestens ein Mikroprozessor und eine Speichereinheit vorhanden g. Mikroprozessor ggf. für künftige Energiemanagementfunktionen und Haus-/Industrieautomatisierung dimensioniert bzw. Anschluss für externes Erweiterungsmodul vorhanden

3

Externe Kommunikationsanbindung, beispielsweise a. Funkchip b. SIM-Chip c. Netzwerkanschluss d. Modem

4

Kommunikationstechnologien, beispielsweise a. GSM b. UMTS c. LTE d. WiMaX e. Kabel-Breitband f. xDSL

5

Elektronischer Zähler

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Ggf. weitere elektronische Zähler beziehungsweise Messgeräte

7

Haus-/Industrieautomatisierung

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Ggf. externes weiteres Kommunikationsmodul

9

Weitere Haushalts- oder Industrietechnologien (beispielsweise E-Mobility oder Smart Home)

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Funk oder drahtgebundene Verbindung (beispielsweise WLAN oder USB Verbindungen)

11

Ggf. direkte funk- oder drahtgebundene Verbindung

12

Ggf. Kommunikationsmöglichkeit zwischen diesen Geräten

13

Nutzung der möglichen Kommunikationstechnologien

14

Ggf. integriertes Funkmodul zur Steuerung externer Geräte (beispielsweise Near Field Communication (NFC) oder Hausautomatisierungsprotokolle)

15

Funkverbindung zu externem Gerät

16

Ggf. Funkverbindungen zu weiteren externen Geräten

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Externes Gerät (beispielsweise Heizung, Alarmanlage, Handys/Smartphones, Tablet PCs o. ä.)

18

Weitere externe Geräte

Claims (23)

1. Kommunikationsmodul zum Auslesen von Zählwerten aus elektronischen Zählern, welches entweder (1) auf dem Zähler oder extern montiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Kommunikationsmodul die Funktionen Datenabfrage, -sammlung und -übertragung erfüllt, wobei letztere nicht von außen initiiert werden muss, aber von extern dynamisch gesteuert werden kann (siehe erfinderischer Schritt), und darüber hinaus über einen Chip verfügt, über den die Zählwerte ohne äußere Initiierung übertragen werden (beispielsweise GPRS, UMTS, LTE, WiMaX, WLAN, ...). Das Modul verfügt über mindestens einen Mikroprozessor und mindestens eine Speichereinheit (beispielsweise Flash-Speicher, Speicherkarte, ...) und sieht (eine) standardisierte Schnittstelle(n) für Datenübertragung (bspw. USB) und Energieversorgung (bspw. USB oder Buchse) externer Module vor, die später einfach angeschlossen werden können und die Funktionalität des Zählers erweitern.
2. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle für die Steuerung und/oder Regelung elektrischer und elektronischer Geräte vorhanden ist.
3. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über eine Schnittstelle für den Empfang von Signalen von Strom, Batterie oder strom- und batterielos betriebenen Sensoren (beispielsweise Lichtschalter, Dimmer, Monitor-Panels, o. ä.) verfügt.
4. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über eine Schnittstelle für die Kommunikation mit Netzwerken (bspw. LAN, WLAN, Bluetooth, ...) verfügt.
5. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über einen Anschluss für eine externe Funkantenne oder einen Funkverstärker mit Funkantenne verfügt.
6. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu den Ansprüchen 2, 3 und 4 eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle vorgesehen ist, mit der ein externes Erweiterungsmodul mit den in allen Schutzansprüchen genannten Funktionen angebunden werden kann.
7. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass über den vorhandene Kommunikationsschnittstelle zum Provider neben den Zählwerten auch Sprach-, Text-, Video-, Foto- und Datenübertragungen möglich sind.
8. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass über einen externen Steuerbefehl die Zeitspanne zwischen zwei Übermittlungen von Zählerständen zeitlich begrenzt oder dauerhaft geändert werden kann (beispielsweise sekündliche statt tägliche Übermittlung für die nächsten 2 Tage)
9. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über eine Schnittstelle (drahtgebunden (USB o. ä.) oder drahtlos (WLAN, Near Field Communication (NFC) o. ä.) verfügt, mit der es auf einem elektronischen Zähler montiert bzw. eingesteckt werden kann.
10. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul entweder über den elektronischen Zähler, mit dem es verbunden ist, oder über einen auf dem Modul vorhandenen Transformator mit Energie versorgt wird.
11. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul, sofern es der Funktionsumfang eines verwendeten elektronischen Zähler erlaubt, die Funktionen dieses elektronischen Zählers zu nutzen, um über in diesem Gerät vorhandene Kommunikationstechnik weitere elektronische Zähler auszulesen (drahtlos oder drahtgebunden).
12. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über Funktionen zur Steuerung, Regelung, Überwachung und zum Management eines elektrisches Fortbewegungsmittel (E-Mobility: Auto, Motorroller, Elektrofahrräder o. ä.) verfügt
13. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über Funktionen zur Steuerung, Regelung, Überwachung und zum Management von Anlagen zur Stromerzeugen aus erneuerbaren Energien (wie Photovoltaik, Windkraft o. ä.) sowie konventionellen Energien (wie (Mini)Blockheizkraftwerke o. ä.).
14. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über Funktionen zur Steuerung, Regelung, Überwachung und Zum Management des Stromnetzes verfügt
15. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul bei Auslieferung bereits mit der aktuellen Software ausgerüstet ist und neben der Installation des Moduls nur eine Anmeldung weiterer elektronischer Zähler notwendig ist.
16. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die in Anspruch 7 genannten Sprach-, Text-, Video-, Foto- und Datenübertragungen auch durch externe Geräte genutzt werden können (sogenanntes Tethering).
17. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über Nahfunkkommunikationstechnologien (bspw. Near Field Communication) verfügt
18. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul über eine Möglichkeit verfügt, neue Bezahldienste zu realisieren (bspw. Micropayment oder Zahlung via Handy)
19. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Stromzähler über eine Möglichkeit verfügt, die Stromversorgung des Haushaltes zu unterbrechen (bspw. Vertragsverletzung und daraus resultierender Sperrung des Stromanschlusses)
20. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gehäuse ein 2D oder 3D Barcode vorhanden ist, in welchem Details wie die Seriennummer des Zählers und Kommunikationsmodul enthalten sind
21. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die nach Anspruch 6 beschriebene externe Schnittstelle über eine Funktion verfügt, mit der externe Erweiterungsmodule direkt nach dem Einstecken automatisch initalisiert und aktiviert werden (Hot Plug Funktionalität) und folglich ihre Erweiterungsfunktionen bereitstellen können, ohne dass eine manuelle Konfiguration nötig ist
22. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Modul mit einer beliebigen Kombination der Ansprüche 2 bis 21 bereits fest in ein anderes Gerät (bspw. Stromzähler) integriert ist.
23. Kommunikationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es eine beliebige Kombination der Ansprüche 2 bis 21 mit dem Anspruch 1 verbindet.

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