DE4023457A1 - Anordnung zur uebertragung von messwerten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Übertra­ gung von Meßwerten von mehreren Erfassungsstellen zu einer Zentrale unter Verwendung von den Erfassungsstellen und der Zentrale zugeordneten Sende/Empfangsgeräten über ein Rohr­ leitungsnetz.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der EP 03 56 741 A bekannt. Diese Anordnung ermöglicht es, den von einem Gaszähler er­ mittelten Verbrauchswert über das in einem Gebäude instal­ lierte Gasrohrleitungsnetz zu einer Zentrale in dem Gebäude zu übertragen, an der Verbrauchswerte von mehreren Gaszäh­ lern gesammelt und zu einem Gasversorgungsunternehmen wei­ tergeleitet werden. Die Signalübertragung erfolgt dabei mit Hilfe von Hochfrequenzsignalen, die jeweils am Ort des Gas­ zählers induktiv an das Rohrleitungsnetz angekoppelt werden. Als Ankopplungselemente werden Spulen verwendet, die das Gasrohr umgeben, so daß dieses wie ein Eisenkern in der Spu­ le wirkt. Bei jedem Gaszähler ist dabei eine Sendespule und eine Empfangsspule vorgesehen. Die induktive Ankopplung mit­ tels Spulen, die die Rohre umgeben, hat zahlreiche Nachtei­ le. Das Anbringen der Spulen kann nur dann erfolgen, wenn das Rohr an der Anbringungsstelle aufgetrennt wird. Ein nach­ träglicher Einbau in ein bestehendes Rohrleitungsnetz erfor­ dert daher einen großen Installationsaufwand. Außerdem sind die Spulen teuer in der Herstellung, da beispielsweise die Empfangsspule in der bekannten Anordnung 46 000 Windungen aufweist. Die Sendespule besteht aus 272 Windungen eines Drahts mit einem Durchmesser von 2,5 mm, so daß sich ein großer Platzbedarf für diese Sendespule ergibt.

Aus der DE-OS 32 09 189 ist eine Anordnung bekannt, mit de­ ren Hilfe zwischen den in einzelnen Räumen eines Gebäudes untergebrachten Temperaturfühlern und Stellgliedern an Heiz­ körpern einerseits und einer an der Heizungsanlage des Ge­ bäudes untergebrachten Zentrale andererseits Steuer- und Informationssignale ausgetauscht werden können. Zur Infor­ mationsübertragung wird dabei das Heizungsrohrleitungsnetz verwendet, und die zu übertragenden Signale werden in Form von Ultraschallschwingungen an das Rohrleitungsnetz angekop­ pelt und vom Rohrleitungsnetz abgegriffen. Um eine einwand­ freie Signalübertragung zu gewährleisten, muß bei der be­ kannten Anordnung mit einer relativ hohen Schallenergie ge­ arbeitet werden, da die Übertragungsstrecke unter Umständen in größeren Gebäuden ziemlich lang ist. Außerdem ist die ho­ he Schallenergie aus Gründen der Störsicherheit erforderlich, da bei zu niedriger Energie die beim üblichen Heizbetrieb auftretendne Geräusche, die sich im Heizungsrohrleitungsnetz fortpflanzen, zu Störungen bei der Signalübertragung führen können. Im Rohrleitungsnetz vorhandene Muffen oder ähnliche Übergangsstücke bewirken eine erhebliche Dämpfung, zu deren Überwindung die aufzuwendende Schallenergie auf hohe Werte eingestellt werden muß. Auch ist nachteilig, daß die Über­ tragung nur innerhalb eines geschlossenen Rohrsystems statt­ finden kann, so daß für jedes geschlossene Rohrsystem eine eigene Zentrale vorgesehen werden muß, die aufwendig ist und daher hohe Kosten verursacht. Ein weiterer Nachteil ist die relativ lange Übertragungsdauer bei der Übertragung von In­ formationen, die einen komplexeren Aufbau haben. Die längere Übertragungsdauer führt zu einem hohen Stromverbrauch in den Sende/Empfangsgeräten, so daß demgemäß auch eine Stromver­ sorgung mit hoher Kapazität und daher auch mit relativ hohen Kosten eingesetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe unter Ausnutzung eines vorhandenen Rohrleitungsnetzes mit relativ niedrigen Kosten bei hoher Betriebssicherheit die Signalüber­ tragung zwischen den Erfassungsstellen und einer Zentrale durchgeführt werden kann.

Erfindunsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sende/Empfangsgeräte in einem mit einem elektrisch leitenden Belag versehenen Gehäuse untergebracht sind und zu übertra­ gende Steuer- und Informationssignale in Form von Hochfre­ quenzschwingungen galvanisch oder kapazitiv an das Rohrlei­ tungsnetz ankoppeln und/oder galvanisch oder kapazitiv von dem Rohrleitungsnetz abgreifen.

In der erfindungsgemäßen Anordnung werden die zu übertragen­ den Signale von den einzelnen Erfassungsstellen in Form von Hochfrequenzschwingungen galvanisch oder kapazitiv an ein Rohrleitungsnetz, beispielsweise ein Gas-, Heizungs- oder Wasserrohrleitungsnetz angelegt, und die Zentrale greift von diesem Rohrleitungsnetz die Signale ab und führt sie ihrer entsprechenden Verwertung zu. Das galvanische oder kapazi­ tive Ankoppeln kann mit sehr einfachen Mitteln erreicht wer­ den. Beispielsweise wird eine galvanische Ankopplung einfach dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäße Anordnung mittels einer Schraube am Rohrleitungsnetz festgeschraubt wird, die elektrisch leitend mit dem die Hochfrequenzschwingungen ab­ gebenden Ausgang eines entsprechenden Generators verbunden ist. Der elektrisch leitende Belag im Gehäuse der Anordnung wirkt für die Hochfrequenzschwingungen als künstliche Erde oder Gegengewicht. Die Signalübertragung in Form von Hoch­ frequenzschwingungen, die galvanisch oder kapazitiv an das Rohrleitungsnetz angekoppelt werden, ermöglicht die Signal­ übertragung auch über nicht direkt miteinander verbundene Rohrleitungsnetze, da das Rohrleitungsnetz, an das die Hoch­ frequenzschwingungen galvanisch oder kapazitiv angekoppelt werden, wie eine Antenne wirkt, deren Abstrahlung von einem anderen Rohrleitungsnetz, das sich nicht zu weit entfernt befindet, empfangen wird, so daß auch eine Meßwertübertra­ gung zwischen der Zentrale und Erfassungsstellen ermöglicht wird, die sich an dem anderen Rohrleitungsnetz befinden.

Vorteilhafterweise ist die Zentrale mit dem öffentlichen Telefonnetz gekoppelt, so daß die in der Zentrale gesammel­ ten Daten durch entsprechende, über das Telefonnetz übertra­ gene Signale bedarfsweise abgerufen werden können. Dies er­ möglicht es Unternehmen, die damit beauftragt sind, in re­ gelmäßigen Abständen die an einzelnen Heizkörpern eines Ge­ bäudes verbrauchten Wärmemengen zu messen und entsprechende Rechnungen zu erstellen, diese Erfassung nicht mehr durch Einzelablesungen an den Heizkörpern, sondern durch Fernable­ sung über das Telefonnetz durchzuführen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anord­ nung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschauli­ chung einer Möglichkeit der Anbringung einer er­ findungsgemäßen Anordnung an einem Heizkörper.

Die Anordnung wird im Zusammenhang mit der Ablesung von Wärmemengenmessern beschrieben, die an einzelnen Heizkör­ pern eines Gebäudes angebracht sind und Daten liefern kön­ nen, die die verbrauchte Wärmemenge an den jeweiligen Heiz­ körper beinhalten. Wärmemengenmesser dieser Art werden bei­ spielsweise von der Firma Techem mit der Typenbezeichnung EHKV 90 electronic vertrieben.

Die im Blockschaltbild von Fig. 1 dargestellte Übertragungs­ anordnung enthält an jeder Erfassungsstelle einen Fühler 10, der im gewählten Beispiel die von einem Heizkörper verbrauch­ te Wärmemenge erfaßt. Der Fühler 10 ist mit einer Steuerein­ heit 12 verbunden, die von einem Mikroprozessor gebildet sein kann. Die Steuereinheit 12 gibt an einem Datensignal­ ausgang 14 die von der Steuereinheit 12 aus den Signalen des Fühlers 12 erzeugten Daten an einen Speicher 16 ab. Zur Steuerung des Speichers 16 ist die Steuereinheit 12 über eine Steuersignalleitung 18 mit dem Speicher 16 verbunden.

Ein von der Steuereinheit 12 über eine Steuersignalleitung 20 gesteuerter Umschalter 22 kann die im Speicher 16 ent­ haltenen Daten entweder einer Anzeigeeinheit 24 oder einem HF-Modulator 26 zuführen.

Der Speicher ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel so aus­ gebildet, daß er die Datenwerte aufsummiert, die die ihm von der Steuereinheit 12 zugeführten Datensignale repräsentieren.

Die Steuereinheit 12 kann mit Hilfe von Steuersignalen aus einem Adressendecodierer über eine Steuersignalleitung 30 gesteuert werden. Der Adressendecodierer 28 steht seiner­ seits mit einem Sende/Empfangsschalter 32 in Verbindung, der Signale einerseits vom HF-Modulator 26 empfangen und zu einer schematisch dargestellten Kopplungsvorrichtung 34 wei­ terleiten und andererseits von der Kopplungsvorrichtung 34 kommende Signale zum Adressendecodierer 28 weiterleiten kann. Die Kopplungsvorrichtung 34 bewirkt die galvanische oder kapazitive Ankopplung der ihr vom Sende/Empfangsschalter 32 zugeführten Signale an ein Leitungsrohr 36, das ein Abschnitt eines Heizungsrohrleitungsnetzes ist.

Der HF-Modulator 26, der Adressendecodierer 28 und der Sende/Empfangsschalter 32 bilden zusammen ein Sende/Empfangsgerät, mit dessen Hilfe Datensignale vom Fühler 10 zum Leitungsrohr 36 um Steuersignale vom Leitungsrohr 36 zur Steuereinheit 12 übertragen werden können.

Der bisher beschriebene Teil der Übertragungsanordnung be­ findet sich, wie oben erwähnt wurde, an jeder Erfassungs­ stelle, an der Meßwerte erfaßt und weitergeleitet werden sollen. Es wird nun derjenige Teil der Übertragungsanordnung beschrieben, der für eine größere Anzahl von Erfassungsstel­ len nur einmal vorhanden ist, also eine Zentrale bildet.

Die Zentrale enthält wie jede Erfassungsstelle eine mit dem Leitungsrohr 36 gekoppelte Koppelvorrichtung 38, die mit einem Sende/Empfangsschalter 40 in Verbindung steht. Der Sende/Empfangsschalter 40 kann Signale von einem HF-Modula­ tor 42 empfangen und Signale an einen Demodulator 44 abge­ ben. Der HF-Modulator 42 und der Demodulator 44 stehen mit einer Steuereinheit 46 in Verbindung, die über einen Daten­ signalausgang 48 Datenwerte in einen Speicher 50 übertragen kann. Über eine Steuersignalleitung 52 kann die Steuerein­ heit 46 den Speicher 50 steuern. Über eine Leitung 54 kann der Speicherinhalt zu einem Modem 56 und von diesem zu einem TEMEX-Koppler 58 übertragen werden, der mit dem öffentlichen Telefonnetz über eine Leitung 60 in Verbindung steht.

Fig. 2 zeigt eine praktische Anwendungsmöglichkeit der be­ schriebenen Anordnung. Dabei wird angenommen, daß die Anord­ nung an einem Heizkörper 62 angebracht ist, der in Fig. 2 nur schematisch angedeutet ist.

Die Anordnung enthält ein Gehäuse 64, in dem eine elektroni­ sche Schaltung auf einer Leiterplatte 66 angebracht ist. Es sei bemerkt, daß hier nur das Prinzip der Anwendung der be­ schriebenen Anordnung erläutert wird, so daß demgemäß auch der Innenaufbau nur schematisch angedeutet ist.

Das Gehäuse 64 ist mit Hilfe einer Schraube 68 am Heizkörper 62 festgeschraubt. Zur Herstellung einer galvanischen Ver­ bindung zwischen der Elektronik im Gehäuse 64 und dem Heiz­ körper 62 ist die Leiterplatte 66 auf der zum Heizkörper 62 hin gewandten Seite im Bereich der Kontaktstelle mit einem leitenden Belag 70 versehen, der mit dem Ausgang des HF- Generators in Verbindung steht, der die zu übertragenden HF-Schwingungen erzeugt. Als künstliche Erde, auch Gegen­ gewicht genannt, ist das Gehäuse 64 auf seiner Innenfläche mit einem elektrisch leitenden Belag 72 versehen.

Mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Anordnung kann über einen nicht dargestellten Temperaturfühler die Temperatur des Heizkörpers erfaßt werden, und aus dieser Temperatur kann unter Zuhilfenahme weiterer Parameter ein die vom Heiz­ körper 62 abgegebene Gesamt-Wärmemenge repräsentierender Zahlenwert erzeugt werden. Die in der Anordnung enthaltene Elektronik setzt diesen Zahlenwert so um, daß er in Form von HF-Schwingungen galvanisch an den Heizkörper 62 und somit an das mit diesem verbundene Rohrleitungsnetz angekoppelt wer­ den kann.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, kann die beschriebene Anord­ nung sehr einfach angebracht werden; sie kann einfach an der Stelle festgeschraubt werden, wo bisher im Einsatz befind­ liche, nach dem Verdunstungsprinzip arbeitende Wärmemengen­ messer angebracht worden sind. Die Signalübertragung auf den Heizkörper und das Rohrleitungsnetz erfolgt auch dann mit hoher Betriebssicherheit, wenn an der Kontaktstelle zwischen der Platine 66 und dem Heizkörper eine Oxidschicht vorhanden sein sollte, die eine direkt elektrisch leitende Verbindung verhindert. In diesem Fall würde eine kapazitive Kopplung vorliegen, die ebenfalls geeignet ist, die Signale an das Rohrleitungsnetz anzukoppeln.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Die von einem Mikroprozessor gebildete Steuereinheit 12 ist so programmiert, daß sie den Fühler 10 in regelmäßigen Ab­ ständen abtastet und dessen Ausgangssignale in abspeicher­ bare Meßwerte umwandelt. Diese Meßwerte werden über den Da­ tensignalausgang 14 in den Speicher 16 eingegeben. Der zeit­ liche Abstand zwischen den einzelnen Erfassungsvorgängen kann dabei relativ kurz sein, so daß beispielsweise die Füh­ lersignale pro Stunde mehrmals abgetastet und nach einer entsprechenden Umwandlung im Speicher 16 abgespeichert wer­ den. Im Speicher 16 werden die Meßwerte aufsummiert. Da der Fühler 10 die von einem Heizkörper abgegebene Wärmemenge er­ faßt, enthält der Speicher 16 somit stets die von dem jewei­ ligen Heizkörper abgegebene Gesamt-Wärmemenge. In der in der Zeichnung dargestellten Position des Umschalters 22 gelangt der die Gesamt-Wärmemenge repräsentierende Zahlenwert an die Anzeigeeinheit 24, so daß sie an dieser abgelesen werden kann.

Die Steuereinheit 46 der Zentrale, die ebenfalls von einem Mikroprozessor gebildet ist, ist so programmiert, daß sie in regelmäßigen Abständen Abfragezyklen auslöst, die die Able­ sung der an den einzelnen Erfassungsstellen befindlichen Speicher 16 bewirken. Das Ansprechen der einzelnen Speicher erfolgt über Adressen, die von der Steuereinheit 46 erzeugt und den jeweiligen Abfragesignalen hinzugefügt werden.

Die von der Steuereinheit 46 erzeugten Abfragesignale werden im HF-Modulator 42 einer HF-Schwingung aufmoduliert, und das erzeugte modulierte HF-Signal wird über den Sende/Empfangs­ schalter 40 und die Koppelvorrichtung 38 an das Leitungsrohr 36 angekoppelt. Die mit dem Leitungsrohr 36 gekoppelte Kop­ pelvorrichtung 34 empfängt das HF-Signal und führt es dem Sende/Empfangsschalter 32 zu. Im Adressendecodierer 28 wird die im Abfragesignal enthaltene Adresse decodiert und der Steuereinheit 12 zugeführt. Wenn die Steuereinheit 12 er­ kennt, daß die ihr zugeführte Adresse mit der in ihr abge­ speicherten Adresse übereinstimmt, was bedeutet, daß sie von der Steuereinheit 46 angesprochen wird, gibt sie an die Lei­ tung 20 ein Steuersignal ab, das den Umschalter 22 in die Position umschaltet, in der die im Speicher 16 enthaltenen Datenwerte zum HF-Modulator 26 gelangen können. In diesem HF-Modulator 26 werden die Datenwerte einer HF-Schwingung aufmoduliert, die dann über den Sende/Empfangsschalter 32 und die Koppelvorrichtung 34 an das Leitungsrohr 36 angekop­ pelt wird. Über die Koppelvorrichtung 38 und den Sende/Emp­ fangsschalter 40 gelangen die modulierten HF-Signale an den Demodulator 44, in dem sie demoduliert werden. Der durch das demodulierte Signal repräsentierte Datenwert wird von der Steuereinheit 46 im Speicher 50 abgespeichert.

Mit Hilfe des geschilderten Ablaufs ist es möglich, die an den Heizkörpern eines Gebäudes befindlichen Wärmemengenmes­ ser unter der Steuerung durch die Steuereinheit 46 nachein­ ander abzufragen und die jeweils in den Speichern 16 der Erfassungsstellen enthaltenen Datenwerte in den Speicher 50 der Zentrale zu übertragen. Die Datenwerte beinhalten dabei natürlich nicht nur den erfaßten Wärmemengenwert, sondern sie enthalten auch Adressen, die eine eindeutige Zuordnung zu dem Heizkörper ermöglichen, an dem der entsprechende Wärmemengenwert gemessen worden ist. Auf diese Weise ist es möglich, anhand der im Speicher 50 gespeicherten Daten den Wärmeverbrauch einer Wohnung oder eines Teils des Gebäudes zu ermitteln, in dem sich die beschriebene Anordnung befin­ det.

Der Zentrale ist ferner ein Modem 56 zugeordnet, das über einen TEMEX-Koppler 58 und die Leitung 60 mit dem öffent­ lichen Telefonnetz in Verbindung steht. Bei einem TEMEX- Koppler handelt es sich um eine Schnittstelle zwischen einem Telefonnetz und einer zu steuernden Anlage, die über das Telefonnetz durch Fernwirkung beeinflußt werden soll, sei es, daß in ihr Schaltvorgänge ausgelöst werden sollen oder daß in ihr gespeicherte Daten abgerufen werden sollen. Im vorliegenden Fall können über den TEMEX-Koppler 58 und das Modem 56 die im Speicher 50 gespeicherten Daten unter Mit­ wirkung des Telefonnetzes an eine Firma übertragen werden, die für die Heizkostenabrechnung im Gebäude, in dem die beschriebene Anlage untergebracht ist, zuständig ist.

Die Steuereinheit 46 aktiviert das Modem 56 an einer Tages­ zeit, an der das Telefonnetz kaum belastet ist, also bei­ spielsweise nachts. Die eigentliche Datenübertragung wird dabei so durchgeführt, daß die einwandfreie Übertragung durch entsprechende Prüfverfahren sichergestellt wird; dies wird hier aber nicht näher erläutert, da hierfür zahlreiche bekannte Übertragungsverfahren zur Verfügung stehen.

Die beschriebene Anordnung kann beispielsweise auch zum Erfassen des Stromverbrauchs oder des Wasserverbrauchs in einem Gebäude angewendet werden. Der jeweilige Anwendungs­ fall hängt nur von der Art des verwendeten Fühlers 10 ab. In diesen Fällen können die Daten dann über das Telefonnetz zu den Strom- und Wasserlieferanten übertragen werden, so daß sich das Ablesen einzelner Zähler in einem Gebäude erübrigt.

Claims (3)

1. Anordnung zur Übertragung von Meßwerten von mehreren Erfassungsstellen zu einer Zentrale unter Verwendung von den Erfassungsstellen und der Zentrale zugeordneten Sende/Empfangsgeräten über ein Rohrleitungsnetz, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sende/Empfangsgeräte in einem mit einem elektrisch leitenden Belag (72) versehenen Gehäuse (64) untergebracht sind und zu übertragende Steuer- und Infor­ mationssignale in Form von Hochfrequenzschwingungen galva­ nisch oder kapazitiv an das Rohrleitungsnetz (36) ankoppeln und/oder galvanisch oder kapazitiv von dem Rohrleitungsnetz (36) abgreifen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungsnetz (36) ein fest in einem oder mehreren Gebäuden installiertes Gas-, Heizungs- oder Wasserrohrlei­ tungsnetz ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kopplungsvorrichtung (58) zum Ankoppeln der Zentrale an das öffentliche Telefonnetz.