DE3612121C2 - System zur Erfassung und Kontrolle der Leistungen von Versorgungsunternehmen an Endverbraucher über ein Datenübertragungsnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung und Kontrolle der Leistungen von Versorgungsunternehmen an Endverbraucher über ein Daten-Übertragungsnetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges System ist aus der DE 33 20 253 A1 bekannt.

Das übliche System der Erfassung von Verbrauchsdaten durch Versorgungsunternehmen beruht auf der Ablesung durch Beauftragte und Verarbeitung dieser Daten zu Rechnungen durch Rechner der Versor­ gungsunternehmen. Hierbei muß den Beauftragten der Zutritt zu den Ver­ brauchszählern ermöglicht werden, was unter Umständen zu erheblichen Belastungen des Verbrauchers führt und Fehlerquellen enthält. Es ist auch bereits die Möglichkeit der Fernablesung bekannt, doch bietet diese keine ausreichende Kontrollmöglichkeit für die Verbraucher.

Derartige Systeme sind aus DE 33 20 253 A1 und DE 23 26 662 A1 bekannt. DE 33 20 253 A1 beschreibt ein System zur Erleichterung der Darstellung und Kontrolle in Gebäuden und Wohnungen verbrauchten Energien für den Benutzer. Zu diesem Zweck werden die in mechanischen Meßgeräten erfaßten Daten in elektrische Impulse umgesetzt, in dieser Form einem zentralen Anzeigegerät zugeführt, und dort nach manueller Eingabe von Umrechnungs­ faktoren in physikalische Einheiten und in Kosten umgerechnet, nach Aufforderung angezeigt und ins Verhältnis zu Verbräuchen früherer Meßperioden gesetzt.

DE 23 16 662 A1 befaßt sich (schon sehr früh) mit grundsätzlichen Problemen der Übertragung von analo­ gen Meßsignalen und Steuerbefehlen über größere Entfernungen zwischen einer Regelstrecke und einem Zentralrechner, beispielsweise in Fabrikanlagen oder großen Fahrzeugen wie Flug­ zeugen. DE 23 16 662 A1 schlägt für eine solche Aufgabe eine Umwandlung der analogen Daten in digitale Daten vor und deren Übertragung zusammen mit den jeweiligen Adressen von Sensoren und Aktoren, und beschreibt Einzelheiten, wie derartige Schaltungen realisiert werden können.

Die Aufgabe des Systems soll darin bestehen, den Verbraucher über die anfallenden Kosten (auch Nebenkosten) auf dem laufenden zu halten und den Versorgungsunternehmen eine Fern­ ablesung und Kontrolle der Verbrauchsdaten zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung geht also sowohl hinsichtlich der Aufgabenstellung als auch der Lösung über DE 33 20 253 A1 hinaus, zum einen, weil Verbraucher und Versorger in das System einbezogen und, zum anderen weil durch Einführung intelligenter Sensoren und Aktoren nicht nur tech­ nisch erhebliche Vorteile erreicht sondern auch Möglichkeiten der Manipulation weitgehendst ausgeschlossen werden. Hinsichtlich der Datenfernübertragung gemäß DE 23 16 662 A1 geht die vorliegende Erfindung andere, kommunalen wie privaten Bereichen angepaßte Wege der bidirektionalen Kommunikation, beispielsweise über das Telephonnetz.

Ein intelligenter Sensor ist ein solcher, der seine Kalibrierdaten (zur Darstellung von Meßwert und Einheit) in einem nichtflüchtigen Speicher mit sich führt, und der vor jeder Messung diese Kalibrierdaten an den Rechner, der die Messung veranlaßt, übergibt. Der Rechner ist somit in der Lage, nicht nur die physikalische Größe, d. h. den Meßwert und die physikalische Einheit, sondern auch die Kosten der verbrauchten Mengen und/oder Energien über die finanzielle Ein­ heit zu ermitteln. Im Falle der Entgegenhaltung ist von Umrechnungsfaktoren, die sich auf Umdrehungen von Zählwerken beziehen, die Rede. Diese sind in den Rechner einzugeben, damit die verbrauchten Mengen und deren Kosten im Anzeigegerät auszulesen sind. Dies ist ohne Zweifel ein gangbarer Weg. Er hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Die Umrech­ nungsfaktoren müssen vom Verbraucher eingegeben werden; sie sind daher jeglicher Manipu­ lation zugänglich. Die ausgelesenen Daten können nicht zur Abrechnung dienen, sie haben vor Gericht keinerlei Beweiskraft, weil zwar beispielsweise die Wasseruhr als amtlich geeicht mit Zertifikat versehen ist, die Umrechnungsfaktoren aber keinerlei Kontrolle unterliegen (siehe die Prozesse wegen der Wärmemengenzähler). Im Falle unserer Anmeldung kann der Ver­ braucher die Kalibrierdaten selbst nicht eingeben. Dies geschieht durch den Versorger über die Versorgereinheit, die jeweils mehrere Verbrauchereinheiten bedient, oder durch die amtliche Eichstelle. Selbst ein Wechsel einer Verbrauchereinheit hat keinen Einfluß auf die intelli­ genten Sensoren und auf die dort niedergelegten Kalibrierdaten. Im Falle der Entgegenhal­ tung gehen die Umrechnungsfaktoren beim Wechsel des Rechners oder sogar bei Ausfall der Pufferung des Speichers verloren.

Die Verwendung intelligenter Sensoren und Aktoren für ein Meß- und Steuersystem ist in der DE 34 33 760 A1 und der DE 35 42 162 A1 beschrieben.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel.

Die Vorteile des Systems für den Verbraucher bestehen darin, ihm unmittel­ bar Zugang zu den Kosten seines Verbrauchs unter Berücksichtigung auch der Nebenkosten (wie z. B. der Entwässerungskosten bei der Wasserliefe­ rung) zu ermöglichen. Dies geschieht mit Hilfe der üblichen Zähler für Kalt- und Warmwasser, für Heizwärme, Strom oder Gas. Das System besteht aus den Verbraucher-Einheiten VB und der Versorger-Einheit VS, der bei je 8 möglichen Sensoren maximal 31 Verbraucher-Einheiten über einen Daten- und Energiebus zugeordnet sind. Nur die Verbraucher-Einheit ist dem Verbraucher zugänglich; sie befindet sich an geeigneter Stelle in seiner Wohnung und gibt ihm die notwendigen Informationen. Die Verbrau­ cher-Einheit empfängt Zählimpulse von dem anfangs erwähnten Wasser-, Wärme- oder Energiezähler, speichert sie ab und gestattet dem Verbrau­ cher, auf Knopfdruck z. B. die in einer bestimmten Zeitperiode angefalle­ nen Kosten in irgendeiner beliebigen Währung an der Verbraucher-Einheit abzulesen.

Auf diese Weise werden die relativ abstrakten Angaben in l (Liter), m³ (Kubikmeter) oder kWh (Kilowattstunden) aufschlußreicher, vor allem da auch wie erwähnt die Nebenkosten, die üblicherweise vom Verbraucher nicht unmittelbar zur Kenntnis genommen werden, Berücksichtigung finden. Dadurch, daß der Zeitraum der Abfrage nach Wochen und Monaten unterteilt ist, können die angefallenen Kosten für vergangene Verbrauchsperioden unmittelbar abgelesen werden; ein Zwischenzähler ermöglicht sogar, bei­ spielsweise die Kosten eines Vollbades oder eines Wochenend-Familien­ besuches über einen beliebig abzubrechenden Kontrollzeitraum exakt fest­ zuhalten. Selbstverständlich ist auch die Anzeige in den physikalischen Einheiten l, m³ oder kWh möglich.

In einer weiteren Ausbaustufe kann auch die Verbrauchssteuerung über die Verbraucher-Einheit wahrgenommen werden, wenn beispielsweise Ventile über intelligente Aktoren geschaltet werden. Dies erfordert zusätzliche Programme, die über das Tastenfeld abgerufen werden können.

Die Vorteile des Systems für das Versorgungsunternehmen bestehen in einem schnellen, unmittelbaren Datentransfer und einer schnellen Diagnose bei Störungen. Es bietet sich die Möglichkeit, Kosten, die durch die bis­ herige Ablesepraxis entstehen, stark zu reduzieren. Die Versorger-Ein­ heit VS befindet sich vorzugsweise im Keller des Wohnhauses neben dem Hauptzähler. Sie ist mit einem mehradrigen Bus mit den Verbraucher-Einheiten VB verbunden und hat im wesentlichen die Aufgabe, die Verbrau­ cher-Einheiten mit Energie zu versorgen, die Verbrauchereinheiten lau­ fend zu überprüfen, Manipulation an den Zählern und am Bus zu melden, sowie die Fernablesung in regelmäßigen Abständen zu ermöglichen. Zum Ablesen des Verbrauchs wird der Speicher in der Verbraucher-Einheit von der Versorger-Einheit ausgelesen. Die so ermittelten Verbrauchszahlen können dann von der Versorger-Einheit unmittelbar an das Versorgungs­ unternehmen über die Telefonleitung z. B. der Deutschen Bundespost über­ tragen werden. Das Versorgungsunternehmen wiederum kann über diese Ver­ bindung die spezifischen Kosten pro m³ Frischwasser, beispielsweise zusammen mit den spezifischen Kosten für die Entwässerung, in die jewei­ lige Verbraucher-Einheit eingeben. Tarifänderungen sind somit unmittel­ bar anwendbar.

Die enge Kopplung zwischen Verbraucher und Versorgungsunternehmen über einen Datentransfer bietet aber auch Möglichkeiten für Mißbrauch. Hier sind zwei Möglichkeiten zu Unterscheiden. Die eine ist die häufig vor­ kommende Manipulation an den Wasser-, Wärme-, Strom- und Gaszählern, erweitert um die Versuchung, den Rechner in der Verbraucher-Einheit - also den mikroelektronischen Teil - zu verwirren oder zu beeinflussen.

Eine erfolgreiche Manipulation auf dem mikroelektronischen Sektor ist ausgeschlossen.

Die andere Möglichkeit des Mißbrauchs besteht darin, daß das so geschaf­ fene Datentransfernetz zur Überwachung des Verbrauchers - also zum Ein­ bruch in seine private Sphäre - verwendet wird. Es ist unmittelbar ein­ leuchtend, daß von interessierter Seite (die nicht mit dem Versorgungs­ unternehmen identisch sein muß), die Anwesenheit und die Verbrauchs­ gewohnheiten der Wohnungsinhaber durch regelmäßige Abfrage in kurzen Zeiträumen ermittelt werden können. Jeder Verbraucher wird sich mit Recht gegen diesen Einblick zur Wehr setzen und lieber auf die eigene Kontrollmöglichkeit seiner Verbrauchskosten verzichten. Daher muß eine Möglichkeit vorgesehen werden, die den Verbraucher schützt. Immer dann, wenn sein Speicher extern abgefragt wird, d. h. von der Versorger-Einheit aus, wird das Datum und die Uhrzeit dieses Ablesevorganges automatisch gespeichert; der Verbraucher kann sich über eine der Tasten der Verbraucher-Einheit diesen Zeitpunkt jederzeit auf der Anzeige anzeigen lassen.

Die Verbraucher-Einheit ist im Prinzip nicht anderes als ein Minirechner (Einplatinenrechner) mit Speicher, LCD-Anzeige und vorzugsweise 12 Tasten in einem kleinen Gehäuse. Der Rechner ist einerseits über den Bus mit der Versorger-Einheit verbunden und steht andererseits über Kabel mit den verschiedenen Kalt-, Warmwasser-, Wärme und Energiezählern in Verbindung. Die Tasten sind zum Befehlen und zum Abfragen vorgesehen und entsprechend beschriftet. Fig. 2 zeigt ein Tastenfeld mit 12 Tasten mit den aufgedruckten Fragen. Die LCD-Anzeige gibt unmittelbar die Antwort.

Die mittlere Spalte enthält vorteilhaft folgende Befehle (von oben nach unten):

• - Gib den Zeitpunkt aus, an dem der Speicher mit den Verbrauchs­ zahlen das letzte Mal durch die Versorger-Einheit ausgelesen wurde!
• - Gib den Verbrauch in DM (oder in einer anderen Währungseinheit) an!
• - Gib den Verbrauch in l, m³ oder kWh oder einer anderen Einheit an!
• - Beginne den Kontrollzeitraum neu, d. h. stelle den Zwischenzähler auf Null!

Die linke Spalte gibt Antwort auf die Fragen nach:

• - dem Gesamtverbrauch der Wohnung,
• - dem Verbrauch des letzten Monats,
• - dem Verbrauch der letzten Woche,
• - dem Verbrauch des Kontrollzeitraumes, (der beliebig gewählt werden kann).

Die rechte Spalte gibt die Zählerstände der einzelnen (bis zu acht) Zähler an, die in einer Wohnung vorhanden sind.

Die Versorger-Einheit ist ebenfalls ein Einplatinenrechner in einem Gehäuse mit den gleichen Abmessungen wie etwa die Verbraucher-Einheit. Auf Anruf des Rechners beim Versorgungsunternehmen entweder über TEMEX oder nach Herstellen einer Telephonverbindung über Modems oder nach Ankoppeln eines tragbaren Rechners direkt an die Versorger-Einheit können die Speicher der einzelnen Verbraucher-Einheiten ausgelesen wer­ den. Die Daten werden über das Telephonnetz übertragen, sie können aber auch vor Ort auf einen Datenträger (Kassettenrecorder beispielsweise) übertragen oder direkt über einen Drucker geschrieben werden.

Dieser Vorgang des Auslesens des Speichers einer Verbraucher-Einheit wird von dieser mit Datum, Uhrzeit und Zählerstand gespeichert. Die interne Uhr der Verbraucher-Einheit läuft unabhängig von der Versorger-Einheit.

Die Versorger-Einheit überwacht in regelmäßigen kurzen Zeitabständen die Funktionsfähigkeit der Verbraucher-Einheit selbst, die der angeschlosse­ nen Zähler und des Busses. Jegliche Störung wird von der Versorger-Einheit erfaßt und gespeichert. Auch diese Meldungen werden in gleicher Weise wie die Zählerstände übertragen, nur ist es sinnvoll, diese Abfra­ gen (die selbstverständlich nicht in die Verbraucher-Einheit gemeldet werden) in regelmäßigen kurzen Zeiträumen zu wiederholen.

Die Versorger-Einheit versorgt die Verbraucher-Einheiten auch mit Ener­ gie; sie hat einen Energieversorgungsteil als Netzgerät mit einer 24 h Batterie als Puffer.

Über die Versorger-Einheit werden auch die spezifischen Verbrauchskosten nach dem jeweiligen Tarif eingegeben, wobei individuelle Tarife durchaus berücksichtigt werden können.

Dieses Verbrauchs-Erfassungs- und Kontrollsystem auf Kostenbasis bewirkt langfristig, daß die einzelnen Wohnungsinhaber eines Mietshauses oder die Bewohner eines Einfamilienhauses laufend ihren Verbrauch kontrollie­ ren können (was früher durch die halbjährliche oder jährliche Abrechnung nur in unzulänglicher Weise möglich war): Durch die Möglichkeit der Ansteuerung von Ventilen über intelligente Aktoren kann aber auch aktiv in den Verbrauch eingegriffen werden. So nimmt das System nicht nur die Aufgaben z. B. eines Heizkostenverteilers sondern auch eines Heizreglers wahr: Die Verbraucher sind somit in der Lage, größere Einsparungen beim Verbrauch von kostbaren Rohstoffen wie sauberem Wasser und von kostbarer Energie wie Heizwärme, Strom und warmem Wasser zu erreichen.

Claims (7)

1. System zur Erfassung und Kontrolle der Leistungen von Ver­ sorgungsunternehmen (B, C) an Endverbraucher,

• a) mit Sensoren zur Erfassung des Strom-, Gas-, Wasser-, Heizwärme- und dergl.-Verbrauchs an Zählern der Endver­ braucher,
• b) mit Verbrauchereinheiten (VB-1,2,3), die mit den Sensoren verbunden sind,
• c) wobei jede Verbrauchereinheit pro Endverbraucher aus einem Ein-Platinen-Rechner mit Speichern, einer Anzeige und mindestens einer, vorzugsweise 12 Tasten zum Abruf der gespeicherten und in Verbrauchskosten umgerechneten Werte und zur Eingabe von Befehlen besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß

• d) mehrere Verbrauchereinheiten (VB-1,2,3) mit einer Ver­ sorger-Einheit (VS) verbunden sind, die mit Rechnern der Versorgungsunternehmen direkt kommunizieren, indem sie über Datenleitungen, vorzugsweise Telephonleitungen, mit den Rechnern der Versorgungsunternehmen verbunden sind,
• e) intelligente Aktoren zur Steuerung des Verbrauchs an Gas, Wasser, Heizwärme und dergleichen beim Endverbraucher vorhanden sind, die mit den Verbraucher-Einheiten ver­ bunden sind,
• f) die Sensoren als intelligente Sensoren ausgebildet sind, die ihre Kennung und sensorspezifische Daten wie Korrek­ tur- und Abgleichswerte, Art der Datenübertragung, der Einheit, Wertigkeit des Meßwertes und Art der Sensor­ versorgung zu den Verbraucher-Einheiten übertragen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anzeige der Verbraucher-Einheit auf Tastendruck wahlweise

• a) der Zeitpunkt der letzten Ablesung durch die Versorger-Einheit,
• b) der Verbrauch in physikalischen Einheiten,
• c) der Verbrauch in Währungseinheiten,
• d) der Gesamtverbrauch der Wohnung,
• e) der Verbrauch des letzten Monats,
• f) der Verbrauch der letzten Woche oder
• g) der Verbrauch während eines beliebig wählbaren Kontroll­ zeitraums

ablesbar ist.

3. System nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Tarifänderungen die entsprechenden Daten vom Rechner des betreffenden Versorgungsunternehmens direkt in die Speicher der Verbraucher- und Versorgereinheiten eingebbar sind und z. B. die Nebenkosten bei der Anzeige in Währungs­ einheiten mit berücksichtigt werden.

4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Maßnahmen gegen Datenmißbrauch hinsichtlich der Überwachung des Verbrauchers jede Abfrage gespeichert wird und vom Verbraucher auslesbar ist.

5. System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Versorger-Einheit (VS) aus einem Einplatinenrechner mit Speichern, mit Modems, einem Störungserfassungsteil, einer internen Uhr, einem Netzgerät zur Energieversorgung und einer Batterie als Puffer besteht.