DE69332012T2

DE69332012T2 - Verfahren zur Datenübertragung für die Telemetrie und Telekontrolle via Radio

Info

Publication number: DE69332012T2
Application number: DE69332012T
Authority: DE
Inventors: Franco Mussino; Marco Roccato
Original assignee: IT PER IL GAS P A SOC
Current assignee: IT PER IL GAS P A SOC
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2013-10-28
Also published as: EP0595284A2; ITTO920864A0; IT1257166B; ATE219269T1; ITTO920864A1; ES2179827T3; EP0595284A3; EP0595284B1; DE69332012D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke, welches bei Verteilsystemen, insbesondere für Gas, Wasser, elektrische Energie, Wärme einsetzbar ist, die eine Zentralstation und mehrere Peripheriestationen aufweisen, die mit der Zentralstation verbunden sind.
Es gibt bekannte Radiotelemetriesysteme, die eine Zentralstation und mehrere dazugehörige Peripheriestationen mit "Transceivern" oder "Transpondern" aufweisen, die per Funk die Information über den Verbrauch an die Zentralstation übertragen und Befehle oder Nachrichten empfangen.
Damit keine Peripheriestationen erforderlich sind, die mit hoher Leistung übertragen, ist es bekannt, zur Wiedergewinnung der Information von Peripheriestationen ausgerüstete Fahrzeuge einzusetzen und sie zur Zentralstation abzusenden; Systeme dieser Art werden beispielsweise beschrieben in der europäischen Patentanmeldung 0 428 322 und in der britischen Patentanmeldung 2 237 910.
Solche Systeme haben den Nachteil, dass sie eine oder mehrere ausgerüstete Fahrzeuge erfordern, die fortlaufend Daten von unterschiedlichen Peripheriestationen abrufen; dies bedeutet, dass die Daten erst dann verfügbar sind, wenn der Programmlauf beendet ist. Weiterhin stellt die Einrichtung Verbindungen mit jeder Peripheriestation her, die nur temporär sind; beispielsweise ist es undenkbar, dass sie auch deren Alarmsignale sammelt, weil sie sich zum Zeitpunkt des Alarms möglicherweise in einer anderen Zone befindet, die außerhalb der Reichweite der interessierenden Peripheriestation ist.
Aus dem US Patent 5 056 107 ist bereits ein System zum Abruf von Ferndaten von Peripheriestationen bekannt, die über zwischengestaltete Empfangsstationen mit einer Zentralstation verbunden sind. Bei diesen Systemen übertragen die Peripheriestationen Daten zu zwischengeschalteten Empfangsstationen per Funk und während Zeitspannen, die pseudozufällig ausgewählt werden. Diese Lösung führt zu Problemen der Kollision von zwei unterschiedlichen Dateninformationen, die gleichzeitig von zwei unterschiedlichen Peripheriestationen abgeschickt und von der gleichen zwischengeschalteten Empfangsstation abgerufen werden. Auch ist das Problem der Erschöpfung der Batterie nicht optimiert.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Telemetrieverfahren anzugeben, durch welches die erwähnten Nachteile der bekannten Systeme beseitigt werden.
Zur Erreichung dieses Ziels hat die Erfindung ein Verfahren zum Gegenstand, welches in Anspruch 1 und den Unteransprüchen angegeben ist.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, die nur als erläuterndes und nicht beschränkendes Beispiel angegeben ist; es zeigen:
Fig. 1: das allgemeine Blockdiagramm eines Telemetriesystems;
Fig. 2: das allgemeine Blockdiagramm eines Telemetriesystems mit zusätzlichen Diensten;
Fig. 3: das Blockdiagramm einer Peripherieeinheit;
Fig. 4: das Blockdiagramm eines Konzentrators;
Fig. 5. das funktionelle Blockdiagramm eines tragbaren Mehrdienst-Endgeräts;
Fig. 6: das funktionelle Blockdiagramm eines ortsfesten Mehrdienst-Endgeräts
Fig. 7: das allgemeine Blockdiagramm eines Mehrdienst-Endgeräts;
Fig. 8: eine Tabelle mit den elektrischen Kenngrößen des Transceivers der Periphereinheiten;
Fig. 9: eine Tabelle mit den elektrischen Kenngrößen des Transceivers für den Konzentrator;
Fig. 10: eine Tabelle mit den elektrischen Kenngrößen des Transceivers für die Mehrdienst-Endgeräte;
Fig. 11: drei Tabellen mit Beispielen für den Batterieverbrauch der Periphereinheit des Konzentrators und des Mehrdienst-Endgeräts.
Nachfolgend wird ein praktisches Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail beschrieben.

1. Einleitung

Ein Telemetriesystem für Gas- und Wassermesseinrichtungen (jedoch auch anwendbar auf elektrische Energie und dergleichen) ist aus den folgenden Hauptteilen aufgebaut (siehe Fig. 1):
a) einer in der Nähe des Messgeräts angeordneten Einrichtung, die als " Peripherieeinheit" bezeichnet wird und die Funktion einer Schnittstelle mit der Übertragungseinrichtung oder dem "Träger" hat;
b) einer zentralen Datensammeleinrichtung, die als "Zentraltelemetriestation" (PCT) bezeichnet wird, deren Funktion darin besteht, die Ablesungen zu sammeln und sie für das Rechnungsstellungssystem verfügbar zu machen;
c) einer Übertragungseinrichtung oder ein "Träger", der möglicherweise auch "gemischt" sein kann (d. h. sie verwendet unterschiedliche "Träger"), der von der Peripherieeinheit erhaltene Daten in Richtung auf die Zentraltelemetriestation übertragen kann.
Übertragungseinrichtungen oder "Träger", die in Telemetriesystemen von Messeinrichtungen eingesetzt werden, können von unterschiedlicher Art sein, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Einsatzes (häuslich oder industriell) und auch in Beziehung mit anderen weiteren Diensten, die zusammen mit der Telemetrie durchgeführt werden.
Die heute für die Telemetrie verfügbaren "Träger" können in zwei große Kategorien eingeteilt werden:
- solche, die für die Weiterleitung eine körperliche Unterstützung (Kabel oder Glasfaserkabel) einsetzen;
- solche, die für die Weiterleitung den sogenannten "Rundfunk" (Radiowellen) einsetzen.
Zur ersten Kategorie gehören Telemetriesysteme, die als Träger folgendes benutzen:
- eine Telefonwählleitung
- eine fest geschaltete Leitung
- eine elektrische Hochspannungs- (BT) oder Mittelspannungsleitung (MT)
- ein hoch verteiltes telematisches Netzwerk (Argotel-Netzwerk)
- bidirektionale CATV-Netzwerke
- Glasfasern
Zur zweiten Kategorie gehören Telemetriesysteme, die als Träger Radiowellen einsetzen, und zwar über eine:
- mobile Einrichtung (beispielsweise ein Kraftfahrzeug oder ein "Lieferwagen")
- ein ortsfestes und zentralisiertes System
Das hier betrachtete Telemetriesystem betrifft den häuslichen Einsatz über ein ortsfestes System. Es ist deshalb angezeigt, die Daten der zahlreichen Messeinrichtungen in Einrichtungen (den genannten Konzentratoren) zu konzentrieren, bevor sie zur PCT geschickt werden.
Die Konzentrierung ist aus Betriebsgründen vorteilhaft, vor allem wegen der Kosten der Installation und des Unterhalts.
Deshalb wird der "Pfad", der die Daten von der Messeinrichtung oder (genauer gesagt) von der Peripherieeinheit zur Zentraltelemetriestation leitet, durch zwei Verknüpfungen gebildet, wobei "Träger" von unterschiedlicher Art verwendet werden.
Solche "Träger" können von zwei Klassen sein:
- primäre Träger, die die konzentrierten Daten zur Zentraltelemetriestation transportieren,
- sekundäre Träger, die wegen technischer Kenngrößen und aus wirtschaftlichen Gründen (niedrige Kosten) einsetzbar sind für den Transport von Daten von der Peripherieeinheit, die in der Messeinrichtung angeordnet ist, zum Konzentrator, wonach der Transport durch den primären Träger stattfindet.
Träger, die sowohl in technischer Hinsicht (Übertragungsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Ablesung) als auch in wirtschaftlicher Hinsicht für die häusliche Telemetrie geeigneter sind, sind folgende:
- von den sekundären Trägern: Radiowellen
- von den primären Trägern: das Argotel-Netzwerk.
Die Beschreibung betrifft hauptsächlich Einrichtungen, die die Verbindung über Radiowellen verwenden; aus Gründen der Einfachheit wird die Verbindung durch das Argotel hier nicht behandelt und deren Auswirkungen nur dort in Betracht gezogen, wo es erforderlich ist.
Es ist einleuchtend, dass die Verbindung zwischen Konzentratoren und der Zentraltelemetriestation mit anderen Mitteln erhalten werden kann, die sich vom Argotel- Netzwerk unterscheiden, beispielsweise:
- Fernsprechwahlnetzwerke,
- fest geschaltete Leitungen,
- Glasfasern,
- Radioverknüpfungen,
- elektrische Niederspannungs- oder Mittelspannungsleitungen,
- Mobiltelefone,
- ISDN-Netzwerke (Integrated Service Digital Network),
- bidirektionale CATV-Netzwerke.
Weil die Methodik des Einsatzes von solchen Trägern und die zugehörigen Technologien bekannt sind, wird hier keine spezielle Beschreibung gegeben.

2. Funktionen des Telemetriesystems

Die Installation eines Kommunikationssytems zwischen dem Dienstanbieter (Gas, Wasser und dergleichen) und dem Benutzer mittels eines Telemetriesystems, die Möglichkeit der Durchführung von anderen Funktionen neben der Telemetrie selbst kann in zwei große Kategorien eingeteilt werden:
a) Basisdienste, die hauptsächlich den Dienstanbieter interessieren und auch für die Benutzer die Qualität des Dienstes selbst verbessern;
b) zusätzliche Dienste, die hauptsächlich den Benutzer interessieren und die der Benutzer bereit ist, zu bezahlen.
Um die maximale Flexibilität bezüglich der Basisdienste und der zusätzlichen Dienste zu erhalten, ist es erforderlich, dass die Kommunikation bidirektional ist.

2.1 - Basisdienste

Die Grundfunktionen, die ein Kommunikationssystem zwischen der Firma und dem Benutzer durchführen kann, sind folgende:

2.1.1 Telemetrie mit dem Ziel der Rechnungsstellung

Dies ist der Primärdienst, der, um wirtschaftlich vorteilhaft zu sein, folgendes erfordert:
- das. Minimieren der Investitionskosten;
- das Optimieren der Ablesehäufigkeiten.

2.1.2 Telemetrie mit technischer Zielsetzung

Die Telemetrie mit technischer Zielsetzung ist geeignet, wenn sie die folgenden Funktionen durchführt:
- das sorgfältige Messen der Netzwerkverteilung; dieses Ergebnis ist erhältlich mit Hilfe der programmgesteuerten Ablesung von Messeinrichtungen an festgelegten Tagen und Stunden;
- das Messen des Gesamtflusses (Durchführung von Gebrauchsablesungen in engen Zeitabständen) zu unterschiedlichen Stunden des Tages in Netzwerkbereichen, die funktionell untersucht werden sollen;
- die sorgfältige Berechnung von Gleichzeitigkeitskoeffizienten.
In diesem Fall muss das Telemetriesystem in der Lage sein, die Messeinrichtungen selektiv und zu dem Zeitpunkt abzulesen, der vom Betreiber gewünscht wird.

2.1.3 Sicherheit

Zur Verbesserung der Sicherheit kann der Einbau einer Versorgungssperreinrichtung geeignet sein, die bei der Versorgung mit Gas aktiviert wird bei:
- abnormaler Absorption nach der Messeinrichtung (Gasaustritt),
- Temperaturanstieg (beispielsweise Feuer);
- Erdbeben,
- sehr kleiner Fluss (ähnlich wie Gasaustritt);
- minimaler Druck (mit der Folge, dass die Flamme erlischt).

2.1.4 Benutzerbeziehungen

Der Einbau von Kommunikationseinrichtungen zum Benutzer in ein Telemetrienetzwerk gestattet auch die Durchführung der folgenden Operationen:
- Tarifmanagement:
saisonabhängig
mehrmals am Tage
- Nachrichten an den Benutzer:
Tarife
Verbrauch
Vertragssituation (Zahlungsrückstände etc.)
Dienstunterbrechung wegen Arbeiten
- Sperren der Gasversorgung wegen:
Betrugs
Manipulation
Zahlungsruckständen
Es wird deutlich, dass in den Fällen 2.1.3 und 2.1.4 das Telemetriesystem ausgerüstet sein muss mit:
- einem Sperrventil (beispielsweise mit manueller Zurücksetzung aus Sicherheisgründen) und mit Detektorsystemen für die interessierenden Ereignisse, die im Fall einer Sperrung wegen Zahlungsrückständen fernbedienbar sein müssen; die Wiederaufnahme der Versorgung muss von einer Vereinbarung abhängig sein, die durch das Telemetriekommunikationsystem geschickt wird;
- einem Bildschirm oder einer "Anzeige" für Nachrichten;
- einer ausreichenden Logik zur lokalen Steuerung der Funktionen;

2.1.5 Telemetrie anderer Versorgungen

Ein Telemetriesystem für Gasmesseinrichtungen kann leicht zur Telemetrie anderer Versorgungen erweitert werden, wie zu Beispiel Wasser, elektrische Energie, Wärme, wodurch man die Wirtschaftlichkeit eines großen technischen Maßstabes erhält, jedoch mit gewissen Komplikationen der Organisation und wirtschaftlichen Problemen.

2.2. - Zusätzliche Dienste

Ein Kommunikationsystem zwischen der Firma und dem Benutzer kann die folgenden Funktionen ausführen, die als technische Ferndienste zugunsten des Benutzers kassifiziert werden können:
- Sperrung der Gasversorgung in Anwesenheit von CH4 oder CO oder Feuer
- Alarm bei Einbruch oder andere Alarme
- Hilfe für alte und behinderte Menschen
- medizinische Hilfe
- Steuerung von Feuerverhütungssystemen
- Energiesteuerung (Zentralheizung, Heisswassersysteme und dergleichen)
- technische Eingriffe (erfordert ausgebildete Fachkräfte: Klempner, Elektriker, Zimmerleute und dergleichen).
Es wird deutlich, dass bei zusätzlichen Diensten das System für jeden Benutzer, der sie anfordert, mit einem Mehrdienst-Endgerät ausgerüstet sein muss, welches nach den Vorgaben des Benutzers eingebaut und hinreichend komplex sein muss, um die gewünschten Funktionen zu erfüllen.

3. Architektur des Telemetriesystems

Die Struktur oder Architektur des Telemetriesystems muss so geartet sein, dass die folgenden Funktionen möglich sind:
- Telemetrie
- Basisdienste
- zusätzliche Dienste

3.1 - Blockdiagramm

Das allgemeine Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Telmetriesystems ist in Fig. 2 dargestellt, wo zu erkennen ist, wie die telemetrische Peripherieeinheit als Kommunikationsschnittstelle mit der Messeinrichtung arbeitet, wogegen die ferngesteuerten Einrichtungen die Schnittstelle mit dem Mehrdienst-Endgerät bilden. Sowohl die Peripherieeinheit als auch das Mehrdienst-Endgerät steht direkt (über Funk) mit dem Konzentrator in Verbindung, wogegen die Verbindung des Konzentrators mit der PCT über das Argotel-Netzwerk erfolgt.

3.2 - Zu übertragende Informationen

Die zwischen der Peripherieeinheit oder dem Mehrdienst-Endgerät und der PCT zu übertragenden Informationen sind die folgenden:
- die Ablesung der Messeinrichtung mit der dazugehörigen Identifikation der Messeinrichtung, Daten bezüglich des Dienstanbieters und der Art der Versorgung;
- von unterschiedlichen Sensoren gelieferte Daten (Temperatur, Rauch und dergleichen),
- von der PCT an Betätigungselemente geschickte Befehle und Daten oder zur Anzeige von Informationen; vom Mehrdienst-Endgerät geschickte Befehle und Daten.
Es ist jedoch erforderlich, zu unterscheiden zwischen:
- Nachrichten, die nur die Telemetrie betreffen,
- Nachrichten, die Sensoren und Betätigungselemente betreffen,
- Nachrichten, die das Mehrdienst-Endgerät betreffen (zusätzliche Dienste und Fernsteuerung),
- spezielle Nachrichten.
Nachrichten, die nur die Telemetrie betreffen und von der Peripherieeinheit zur PCT zu übertragen sind, können in 128 bit enthalten sein, die beispielsweise auf folgende Weise unterteilt sind:
- 2 bit (Sequenz 1,0) für "Start"
- Einleitung (24 bit) zur Durchführung der Synchronisation des Empfängers
- Identifikationscode der Messeinrichtung (32 bit: BCD mit 8 Stellen), d. h. des Benutzers
- Art der Messeinrichtung (Gas, Wasser, elektrische Energie, Wärme, Klimaanlage, Heißwasser und dergleichen) (4 bit: BCD mit 1 Stelle)
- Verbrauch (32 bit: BCD mit 8 Stellen)
- Flussgeschwindigkeit (12 bit: BCD mit 3 Stellen)
- Signale für Manipulation, Fehler, Überlauf, Status der Versorgung oder der Batterien und dergleichen (4 bit: 16 Signalarten)
- Korrekturcode von Fehlern (CRC) und kryptographische Schlüssel (16 bit)
- weitere Informationen (2 bit)
Der Umfang der mit Hilfe der 128 bit übertragenen Informationen kann vergrößert werden, indem eine binäre Codierung anstatt der in BCD eingesetzt wird.
Die Nachrichten bezüglich der Informationen, die von mit der Peripherieeinheit verbundenen Sensoren erzeugt werden, oder die zu Betätigungselementen geschickt werden sollen (die auch mit der Peripherieeinheit verbunden sind), können noch die bereits erwähnte Struktur oder Gestalt haben, wobei einfach das bit, welches die Art der Messeinrichtung, den Verbrauch, die Flussgeschwindigkeit und eine Manipulation betrifft (insgesamt 52 bit) mit speziellen Nachrichten ersetzt wird, d. h.:
- für Sensoren:
- Identifikation des Sensors (8 bit) (256 Sensoren)
- Wert des Parameters (16 bit) (BCD mit 4 Stellen)
- Priorität (4 bit)
- andere Informationen und Fehlerkorrekturcode (24 bit)
- für Betätigungselemente:
- Identifikation des Betätigungselements (8 bit) (256 Betätigungselemente)
- Art des Eingriffs (4 bit)
- Wert des Parameters, auf den eingewirkt werden soll (16 bit) (BCD mit 4 Stellen)
- andere Informationen und Fehlerkorrekturcode (24 bit).
Für Nachrichten bezüglich des Mehrdienst-Endgerätes gelten ähnliche Überlegungen, wobei ein Teil der Nachricht der 128 bit (beispielsweise die bereits erwähnten 52) ersetzt werden durch Informationen für:
- Art des Anrufs (8 bit) (256 Anrufarten)
- Priorität (4 bit) (16 Prioritätsstufen)
- Art der fernbedienten Einrichtung (8 bit)
- Wert des Parameters (16 bit)
- andere Informationen und Fehlerkorrekturcode (16 bit).
Die speziellen Nachrichten können schließlich von unterschiedlicher Art sein; damit sie beispielsweise bezüglich des endgültig abzugebenden Designs festgelegt werden, können sie unterschieden werden in:
- Nachrichten, die die anfänglichen Funktionen oder Bedingungen der Peripherieeinheit oder des Mehrdienst-Endgerätes neu definieren können
- Nachrichten für den Benutzer (Tarife, Verbrauch, Vertragssituation und dergleichen).

3.3 - Kommunikationsprotokolle

Die tatsächlichen Kommunikationsprotokolle werden hier nicht mitgeteilt, sondern nur Hinweise auf Kriterien und Verfahren, mit denen der Informationsaustausch zwischen den unterschiedlichen Einheiten des Telemetriesystems stattfinden muss. Die zu übertragenden Informationen wurden bereits dargelegt.

3.3.1 - Periphere Konzentratoreinheit

Die Übertragung zwischen der Peripherieeinheit und dem Konzentrator kann stattfinden mit unterschiedlichen Verfahren, die von der Art der ausgetauschten Nachricht abhängen.
Bei Nachrichten, die nur die Telemetrie betreffen, findet die Übertragung der Information (lesen) auf Anforderung des Konzentrators statt. Eine solche Anforderung kann an alle mit dem Konzentrator verbundenen Peripherieeinheiten gerichtet sein oder an eine von ihnen.
Bei Nachrichten, die die Sensoren und die Betätigungselemente betreffen (Basisdienste) kann die Übertragung generiert werden:
- von der Peripherieeinheit, beispielsweise bei Alarmmeldungen, die vom speziellen Sensor kommen (Temperatur und dergleichen) oder
- durch die PCT, die über den Konzentrator in der Lage ist, auf spezielle Betätigungselemente (beispielsweise Schließen des Gasventils) einzuwirken.
In beiden Fällen ist es gewünscht, dass der Nachrichtengenerator eine Antwort erhält, um den korrekten Empfang einer solchen Nachricht zu bestätigen.

3.3.2 - Mehrdienst-Konzentrator-Endgerät

Die Übertragung zwischen dem Mehrdienst-Endgerät und dem Konzentrator kann mit unterschiedlichen Verfahren stattfinden, die von der Art der ausgetauschten Nachricht abhängen (Anforderung eines Eingriffs, Alarme, ferngesteuerte Operationen von Einrichtungen des Benutzers).
Bei der Anforderung eines Eingriffs (dringend oder vorprogrammiert) oder bei Alarmen stammt die Nachricht vom Benutzer. Auch in diesem Fall ist es gewünscht, dass eine Nachricht in Richtung auf den Benutzer existiert, die von der PCT stammt, um den korrekten Erhalt der Informationen zu bestätigen.
Bei Nachrichten, die ferngesteuerte Einrichtungen betreffen, kann die Übertragung generiert werden:
- durch das Mehrdienst-Endgerät, beispielsweise bei einem Alarm, der von einem speziellen Sensor kommt (Temperatur und dergleichen), oder
- durch die PCT, die über den Konzentrator in der Lage ist, auf spezielle Betätigungselemente einzuwirken (beispielsweise das Schließen des Gasventils).
In beiden Fällen ist es gewünscht, dass der Erzeuger der Nachricht eine Antwort erhält, um den korrekten Empfang solcher Nachrichten zu bestätigen.

4. Funktionelle und strukturelle Eigenschaften

Die angestellten Überlegungen haben gezeigt, dass die Architektur des Telemetriesystems den Basisdiensten und den Telediensten gerecht werden muss; deshalb werden die Funktionen untersucht, die die Hauptteile des Systems durchführen müssen, insbesondere:
- die Peripherieeinheit
- der Konzentrator
- das Mehrdienst-Endgerät,
die bereits in summarischer Form gezeigt wurden, die Funktionen der Zentraltelemetriestation bilden, die hier nicht besonders behandelt werden.

4.1 - Peripherieeinheit

4.1.1 - Funktionen

Die Peripherieeinheit ist in der Messeinrichtung angeordnet und hat die Aufgabe, die folgenden Hauptfunktionen durchzuführen:
- Durchführung der Ablesung, d. h. erhalten der Informationen bezüglich des Verbrauchs (Gas, Wasser und dergleichen) mit Hilfe eines absoluten Codeumsetzers oder eines inkrementierenden "Codeumsetzers";
- Speichern der Ablesung, wobei darauf gewartet wird, sie zum Konzentrator zu schicken (und von dort zur PCT) oder zur Durchführung von speziellen Bearbeitungen; die Kapazität des Speichers sollte nach Maßgabe der Art und der Anzahl der zur Verfügung gestellten Funktionen festgelegt werden;
- Senden der Ablesung zu einer Zentraleinrichtung oder dem Konzentrator, und zwar auf Anforderung von letzterem;
- Weitergabe von Informationen an den Benutzer über ein "Anzeige", die den Verbrauch, die Tarife und dergleichen betrifft;
- Empfangen von Informationen von speziellen Sensoren (beispielsweise Gasdruck, minimale und maximale Flussgeschwindigkeit, Temperatur, Erdbeben und dergleichen)
- Betreiben von Betätigungselementen (beispielsweise Schließen des Gasventils und dergleichen)

4.1.2 - Struktur

Die Peripherieeinheit, die in der Lage sein muss, mit allen möglichen Strukturen des Telemetriesystems bei minimalen Kosten zusammenzuarbeiten, kann in Module unterteilt werden, um die unverzichtbaren Funktionen im Zentralmodul (welches durch den Informationsprozessor und durch den Speicher gebildet wird) durchzuführen und das Hinzufügen von anderen Modulen für weitere Funktionen zu erlauben.
Fig. 3 erläutert das Blockdiagramm der Peripherieeienheit, wobei die Module, die das Zentralmodul umgeben, welches durch einen Prozessor und einen Speicher gebildet wird, angegeben sind.
Die Komplexität des Zentralmoduls und der peripheren Module muss offensichtlich optimiert werden, damit das Gesamtsystem wirtschaftlich akzeptabel und leicht steuerbar ist.
An der gleichen Messeinrichtung kann ein Bildschirm vorgesehen sein, jedoch wäre in diesem Fall für den Benutzer das Ablesen schwierig (beispielsweise wenn die Messeinrichtung in einer Batterie angeordnet ist - eine nach der anderen - oder in einem internen Gehäuse verschlossen ist). Es sollte deshalb die Möglichkeit vorgesehen sein, ihn in einer für die Ablesung durch den Benutzer günstigen Lage anzuordnen, wobei mit Hilfe eines Kabels eine geeignete Verbindung eingerichtet wird, wobei die dadurch entstehenden Kosten im Hinblick auf Installationsprobleme sorgfältig abgewogen werden sollten.

4.1.3 - Zentralmodul

Das Zentralmodul wird durch ein Mikroprozessorsystem gebildet, welches die unterschiedlichen Funktionen gemäß eingeführten Prozeduren durchführt. Es ist auch mit einem Speicher für die an das Telemetriesystem zu sendenden Daten und zur Bearbeitung der erhaltenen Informationen ausgerüstet. Der Hauptteil der erhaltenen Informationen ist:
- die Ablesung der Messeinrichtung mit dazugehöriger Identifikation der Messeinrichtung, des Dienstanbieters und der Versorgungsart;
- von den Sensoren gelieferte Daten mit unterschiedlichen Werten (wie vorsehend angegeben);
- die von der PCT durch den Träger kommenden Befehle und Daten, mit denen auf Betätigungselemente eingewirkt wird und Informationen angezeigt werden.
Die vom Zentralmodul gelieferten Informationen müssen sorgfältig bearbeitet werden bezüglich:
- Erzeugen der Nachricht, um sie zur PCT zu übertragen,
- Interpretieren von Daten, die von den Sensoren abgegeben werden,
- Einwirken auf geeignete Betätigungselemente (beispielsweise das Gasschließventil)
- Anzeigen von Informationen (Ablesungen, Tarife, unterschiedliche Nachrichten und dergleichen) auf einer Anzeige.
Zusammen mit den unterschiedlichen Gates in Richtung der Messeinrichtung, dem Träger, dem Mehrdienst-Endgerät, den Sensoren und Betätigungselementen kann das Zentralmodul von einem "Kundenchip" gebildet werden, der den Mikroprozessor, den ROM-Speicher (Nur-Lesespeicher) und das RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) für das Programm bzw. die Daten enthält.
Die Kapazität des RAM-Speichers muss mindestens 2 kbyte betragen, damit er mindestens 100 Ablesungen aufnehmen kann, wogegen der ROM-Speicher eine kleinere Kapazität haben kann, wobei dies von der Komplexität des durchzuführenden Programms abhängt.
Es ist sehr wichtig, dass ein solches Modul in CMOS-Technik ausgeführt ist, damit der Verbrauch der Batterie auf ein Minimum herabgesetzt wird.

4.1.1 - Schnittstelle mit der Messeinrichtung

Die Schnittstelle mit der Messeinrichtung muss berücksichtigen, dass das Messen des Verbrauches, d. h. die Informationen bezüglich der "Ablesung", mit zwei unterschiedlichen Techniken erhalten werden kann:
- dem "inkrementierenden Codeumsetzer" (der mit der Wahlscheibe - oder Walze - bezüglich der Stelle der Einheit (oder Teil) der "Messeinrichtung" verbunden ist), der niederfrequente elektrische Impulse erzeugt;
- dem "absoluten Codeumsetzer", der gleichzeitig die Position aller Wahlscheiben der Messeinrichtung "liest".
Jedes der zwei Systeme hat Vorteile und Fehler. Die Schnittstelle mit der Messeinrichtung muss deshalb:
- vielseitig, d. h. an beide Arten von "Codeumsetzer", den absoluten und den inkrementierenden, anpassbar sein
- direkt in der Messeinrichtung im versiegelten Bereich installiert sein, damit an ihr nicht manipuliert oder sie nicht verändert werden kann
- Daten bezüglich der Registrierungsnummer der Messeinrichtung und der Versorgungsart (Gas, Wasser, elektrische Energie, Wärme) enthalten
- bei Messeinrichtungen, die in einer Batterie installiert sind (eine nach der anderen) anpassungsfähig sein, d. h. die Ausgangsdaten parallel zur Verfügung zu stellen, wobei eine Verbindung wie RS 485 eingesetzt wird, jedoch mit wesentlich geringerem Stromverbrauch.
Es ist auch angezeigt, dass die Schnittstelle an tragbare Endgeräte angepasst werden kann, bis das tatsächliche Telemetriesystem schließlich installiert ist.

4.1.5 - Schnittstelle mit dem Träger

Die Schnittstelle mit dem Träger wird gebildet von einem Übertragungs- und Empfangsmodul mit seriellem Anschluss sowohl für die Ausgangsinformation (Übertragung) als auch für die Eingangsinformationen (Empfang), d. h. für die Informationen, die vom Zentralmodul kommen oder dahin gerichtet werden.
Das Übertragungs- und Empfangsmodul wird gebildet von einem Transmitter und einem Radioempfänger, d. h. einem "Transponder" oder "Transceiver", über deren elektrische Kenngrößen später in Ziffer 5 berichtet wird.

4.1.6 - Schnittstellen für Sensoren und Betätigungselemente

Wenn die Peripherieeinheit auch Operationen im Zusammenhang mit den Basisdiensten durchzuführen hat (Ziffer 2.1 ist zu beachten), ist es erforderlich, dass sie mit einem weiterem Modul ausgerüstet ist, welches enthält:
- ein System zum Decodieren von Nachrichten, die von der "Zentraltelemetriestation" (PCT) übertragen wird und die mit Hilfe von geeigneten Verbindungen zu Betätigungselementen zu senden sind;
- eine oder mehrere Verbindungen, die ankommende Signale von den Sensoren akzeptieren, und einen Codierer der erhaltenen Informationen; solche Informationen können numerischer Art oder in binärer Form sein (z. B. mit einem Schalter erhalten werden, der geöffnet oder geschlossen ist), können jedoch auch analog vorliegen (beispielsweise eine Temperatur) und mit einem A/D-Wandler (analog/digital) in numerische Form umgewandelt werden;
- eine Einrichtung zum Sperren der Versorgung (insbesondere von Gas, Wasser, elektrische Energie, Wärme) im Falle von Betrug, Manipulationen, Zahlungsruckständen, Erdbeben, Feuer oder anderen Katastrophen.

4.2 - Konzentrator

4.2.1 - Funktionen

Der Konzentrator hat die Aufgabe:
- Sammeln der Informationen (Ablesungen, Signale, Alarme und dergleichen), die von der Peripherieeinheit und von dem Mehrdienst-Endgerät ausgeschickt werden;
- Senden der Informationen oder der durch die PCT übertragenen Befehle zur Peripherieeinheit und auch zu den Mehrdienst-Endgeräten.
Die Funktion des Konzentrators ist es deshalb, sowohl die von den Peripherieeinheiten abgeschickten Informationen wirksam zu konzentrieren als auch zwischen diesen Einheiten die Informationen zu sortieren, die von der PCT kommen.

4.2.2. - Struktur

Zur Durchführung der erwähnten Funktionen muss die Struktur des Konzentrators aufgebaut sein aus:
- einem Zentralmodul, welches sowohl mit Logik (erhalten mit Hilfe eines geeignet programmierten Mikroprozessors) als auch mit einem Speicher ausgerüstet ist, der zur Aufnahme der Informationen ausreichend ist, die mit der PCT und mit der Peripherieeinheit ausgetauscht werden sollen
- Schnittstellen, sowohl mit dem primären Träger (in Richtung der Zentraltelemetriestation) als auch mit dem sekundären Träger (in Richtung der Peripherieeinheiten und der Mehrdienst-Endgeräte).
Das allgemeine Blockdiagramm des Konzentrators wird deshalb in Fig. 4 mitgeteilt.

4.2.4- Zentralmodul

Das Zentralmodul des Konzentrators ist aufgebaut aus:
- einem Mikroprozessor mit einem geeigneten Programm zur Steuerung des Kommunikationssystems zum Sammeln von Daten, die von den Peripherieeinheiten kommen und zur PCT zu schicken sind, und zum Sortieren der Daten, die von der PCT in Richtung der Peripherieeinheiten kommen,
- einen Speicher von geeigneter Größe (mindestens 64 kbyte), der folgendes aufnehmen kann:
- die Informationen bezüglich von 20 Ablesungen (jeweils 128 bits) oder einem Äquivalent davon, die von 200 Peripherieeinheiten kommen;
- die Informationen, die von der PCT kommen und unter einer Vielzahl von Peripherieeinheiten zu sortieren sind.
Weil es angemessen erscheint, dass der Informationsaustausch durch den Konzentrator mit speziellen Codierungen für jede Betätigungsart und mit einer fortlaufenden Nummer (oder bevorzugt mit Datum und Stunde) etikettiert wird, kann die erforderliche Größe des Speichers verglichen mit der erwähnten minimalen Größe verdoppelt werden, d. h. eine Speicherkapazität von mindestens 128 kbyte ist erforderlich.

4.2.5 - Schnittstelle mit dem primären Träger

Die Schnittstelle in Richtung des primären Trägers (Argotel-Netzwerk) kann gesteuert werden mit einem asynchronen seriellen Anschluss (beispielsweise vom Typ EIA RS 232 oder CCITT V24/V28) oder synchron (EIA RS 422 oder CCITT V24/V1), und zwar in Abhängigkeit vom eingesetzten TOV (Terminal Over Voice).
Die Übertragungsgeschwindigkeit der Informationen (Bitgeschwindigkeit) auf dem primären Träger sollte 4800 bits/s betragen.
Das Übertragungs- und Empfangsmodul ist das "Terminal Over Voice" (TOV), weil der primäre Träger das Argotel-Netzwerk ist.
Die elektrischen Kenngrößen des Kommunikationsprotokolls sind die, die für solche Einrichtungen vorgesehen sind und werden hier nicht mitgeteilt.

4.2.6 - Schnittstelle mit dem sekundären Träger

Die Schnittstelle mit dem sekundären Träger ist ebenfalls ein serieller Anschluss, dessen Kommunikationsprotokoll kohärent sein muss mit dem der Peripherieeinheit (siehe Ziffer 3.3.1) und dem des Mehrdienst-Endgeräts (siehe Ziffer 3.3.2). Das Übertragungs- und Empfangsmodul ist tatsächlich ein Transceiver, dessen hauptsächliche elektrische Eigenschaften in Ziffer 5 mitgeteilt werden.

4.3 - Mehrdienst-Endgerät

Das Mehrdienst-Endgerät hängt ab von den Vorgaben des Benutzers und hat die Aufgabe, die in Ziffer 2.2 dargelegten Funktionen durchzuführen. Es ist nützlich, diese Funktionen in mindestens zwei unterschiedliche Gruppen zu unterteilen, die von zwei unterschiedlichen Einrichtungen zu steuern sind, einem tragbaren (tragbares Mehrdienst-Endgerät: TPP) und einem ortsfesten (ortsfestes Mehrdienst- Endgerät: TPF).

4.3.1.- Funktionen

Das erste Mehrdienst-Endgerät (TPP) muss in der Lage sein, beispielsweise die folgenden Funktionen durchzuführen:
- Alarme für:
- Diebstahl
- Feuer
- Überschwemmung
- Hilfe für alte und behinderte Menschen
- medizinische Hilfe
- Anforderung eines Eingriffs für:
- dringende Reparatur von:
- Gassystem (Küche, Heizung, Boiler und dergleichen)
- Hydraulisches System
- elektrisches System
- Aufzugssystem
- Antennensystem
- andere
- Programmierte Wartung von:
- Gassystem (Küche, Heizung, Boiler und dergleichen)
- Hydraulisches System
- elektrisches System
- Aufzugssystem
- Antennensystem
- andere
Das zweite Mehrdienst-Endgerät (TPF) muss in der Lage sein, die folgenden Funktionen durchzuführen:
- Sicherheit
- Alarm und/oder Sperren der Gaszufuhr im Falle von:
- Anwesenheit von CH4 im Inneren
- Anwesenheit von CO
- Feuer
- Alarm bei Einbruch
- Steuerung eines Feuerbekämpfungssystems
- Energiesteuerung (Wärme, Warmwasser) in zentralen oder eigenständigen Systemen.

4.3.2 - Struktur

Die erwähnte Unterscheidung zwischen zwei Mehrdienst-Endgeräten, nämlich tragbar (TPP) und ortsfest (TPF) muss in Betracht gezogen werden, wenn die Struktur des Endgeräts festgelegt wird, hauptsächlich, weil das tragbare Gerät den Einsatz einer unabhängigen Versorgung (wiederaufladbare Batterien) erfordert, wogegen das ortsfeste Gerät die Verbindung mit den ferngesteuerten Einrichtungen zur Verfügung stellt.
Das Blockdiagramm des tragbaren Mehrdienst-Endgeräts (TPP) ist in Fig. 5 dargestellt, wogegen das ortsfeste Mehrdienst-Endgerät in Fig. 6 dargestellt ist.
Es ist aus betrieblichen Gründen angezeigt, jedoch auch wirtschaftlich, die Unterscheidung zwischen den zwei Arten von Endgeräten beizubehalten, selbst wenn sie zu einer mehr vollständigen Struktur des Endgeräts vereinigt werden könnten, die das TPF ist, vor allem zur Reduzierung der Kosten.
Es wird darauf hingewiesen, dass die zwei Endgeräte sowohl einen Mikroprozessor mit einem Speicher, eine Schnittstelle mit dem Benutzer (beispielsweise eine Tastatur), einen Bildschirm (alphanumerische Anzeige) und eine Schnittstelle mit dem sekundären Träger aufweisen.
Die Schnittstelle in Richtung der ferngesteuerten Einrichtungen ist typischerweise ein ortsfestes Mehrdienst-Endgerät (TPF) und kann aus praktischer Sicht angesehen werden als Zusatz zur Struktur eines tragbaren Mehrdienst-Endgeräts (TPP).
Beide können denselben Mikroprozessor und denselben Speicher verwenden, die das Zentralmodul bilden, sowie dieselbe Schnittstelle (Tastatur oder Drucktastenfeld) mit dem Bildschirm oder der alphanumerischen Anzeige. Die Schnittstelle in Richtung der fernbedienten Einrichtungen stellt ein zusätzliches Modul dar, welches vorzusehen ist, wenn eine solche Funktion benötigt wird (nur TPF).
In Fig. 7 ist das allgemeine Blockdiagramm des Mehrdienst-Endgeräts dargestellt, wobei die Schnittstelle in Richtung der fernbedienten Einrichtungen nur vorhanden ist, wenn ein ortsfestes Mehrdienst-Endgerät betrachtet wird (TPF), wogegen es nicht vorhanden ist, wenn es um ein ortsfestes Mehrdienst-Endgerät geht (TPP).

4.3.4 - Zentralmodul

Das Zentralmodul wird gebildet durch ein Mikroprozessorsystem, das die unterschiedlichen Funktionen gemäß eingeführten Prozeduren steuert. Es ist auch ausgerüstet mit einem Speicher für die zur PCT zu sendenden Informationen und zur Aufnahme der von der PCT kommenden Informationen.
Die Hauptinformationen, die zur PCT zu senden sind, sind folgende:
- Anforderung von Eingriffen (dringend oder vorprogrammiert), Alarmen und dergleichen durch Tastatur oder Drucktasten (vorprogrammiert für die unterschiedlichen Anforderungen)
- Daten, die von den Sensoren unterschiedlicher Größe von ferngesteuerten Einrichtungen abgegeben werden.
Die von der PCT kommenden und aufzunehmenden Informationen sind folgende:
- Antworten auf Nachrichten, eilige Anrufe, Alarme, die auf den Bildschirm (Anzeige) angezeigt werden
- Befehle zur Einwirkung auf andere Einrichtungen (beispielsweise Zündung oder Löschen von Gasbrennern, im Fall von Fernsteuerung der Wärme) oder auf Schutzsystem (beispielsweise Schließen des Gasventils bei Alarm, Gasaustritt, Feuer und dergleichen).
Die Informationen, die beim Zentralmodul vom Benutzer (Anforderungen von Einwirkungen, Alarme und dergleichen) oder von ferngesteuerten Benutzereinrichtungen ankommen, können bearbeitet werden im Hinblick auf:
- Interpretation der Anforderung von Eingriffen oder Alarme, die beim Benutzer entstehen und die die zur PCT zu übertragende Nachricht darstellen,
- Interpretation der von den Sensoren der ferngesteuerten Einrichtungen abgegebenen Daten (beispielsweise Umgebungstemperatur)
- Einwirken auf geeignete Betätigungselemente (beispielsweise Schließen des Gasventils)
- Anzeigen von Informationen (Ablesungen, Tarife, unterschiedliche Nachrichten und dergleichen) auf einem Bildschirm (Anzeige).
Nachrichten, die zwischen dem Mehrdienst-Endgerät und der PCT auszutauschen sind, können von unterschiedlicher Art sein. Deshalb ist es erforderlich, zu unterscheiden zwischen:
- Nachrichten in Bezug auf die Anforderung von Eingriffen oder in Bezug auf Alarme
- Nachrichten in Bezug auf fernbediente Einrichtungen.
Die Codierung solcher Nachrichten muss vom Zentralmodul gemäß den Interpretationscodierungen durchgeführt werden, die in der PCT vorbereitet sind.

4.3.5. - Schnittstelle mit dem Träger

Die Verbindung zwischen dem Mehrdienst-Endgerät und dem Konzentrator wird auf direkte Weise erreicht.
Die Schnittstelle mit dem Träger wird gebildet durch ein Übertragungs- und Empfangsmodul, welches über einen seriellen Anschluss ähnlich RS 232 angetrieben wird, jedoch bei kleinerem Stromverbrauch, und zwar sowohl bezüglich der Ausgangsinformationen (Übertragung) als auch den Eingangsinformationen (Empfang), d. h. der Informationen, die vom Zentralmodul kommen oder zu ihm gerichtet sind.

4.3.6 - Schnittstelle für ferngesteuerte Einrichtungen

In Fällen, bei denen das Mehrdienst-Endgerät auch in Bezug auf ferngesteuerte Einrichtungen des Benutzers (siehe Ziffer 2.2) die Durchführung von 'domotischen' Operationen (Fernsteuerung von elektrischen Geräten) oder ferngesteuerte Energieoperationen (Wärme, Warmwasser) übernehmen muss, ist es erforderlich, dass es mit einem geeigneten Modul ausgerüstet ist, welches einen seriellen Anschluss des Typs RS 485 aufweist, der selbst mit mehreren Einrichtungen die Schnittstelle bildet.
Außerhalb dieser Module kann vor der tatsächlichen Verbindung mit den ferngesteuerten Einrichtungen ein weiteres Modul vorgesehen sein, welches die Schnittstelle mit unterschiedlichen fernbedienten Einrichtungen bildet und welches folgendes enthält:
- ein Decodierungssystem für die Nachrichten, die von der "Zentraltelemetriestation" (PCT) übertragen werden, um diese mit Hilfe von geeigneten Verbindungen zu den ferngesteuerten Einrichtungen zu senden;
- eine oder mehrere Verbindungen, die die von den fernbedienten Einrichtungen kommenden Signale akzeptieren, und einen Codierer für die erhaltenen Informationen; solche Informationen können numerisch (Datenfolge in binärer Form) oder analog (beispielsweise eine Temperatur) sein und mit einem AD-Wandler (analog/digital) in eine numerische Form umgewandelt werden.
Solche zusätzlichen Module werden in Abhängigkeit von der Art der ferngesteuerten Einrichtung hier nicht beschrieben.

4.3.7 - Benutzerschnittstellen

Die Schnittstelle in Richtung zum Benutzer wird gebildet durch eine alphanumerische Tastatur oder einfacher durch eine Reihe von Drucktasten, von denen jede eine vorbestimmte und codierte Funktion hat. Die Anwesenheit der einen oder der anderen hängt ab von den Funktionen, die das Mehrdienst-Endgerät auszuführen hat, jedoch hauptsächlich von der Komplexität der Funktionen, die dem Benutzer angeboten werden. Tatsächlich ist es mit einer Tastatur möglich, eine komplette interaktive Kommunikation zwischen dem Benutzer und der PCT durchzuführen, wogegen mit einem Tastenpaneel der Austausch von Nachrichten begrenzter und einfacher ist.
Dem Benutzer steht auch ein Bildschirm zur Verfügung, der sowohl die abgeschickte Nachricht als auch die schließlich von der PCT kommende Antwort verdeutlicht, um die Anforderung eines Eingriffs oder einen stattgefundenen Alarm zu bestätigen.
Die Bildschirmgröße (Anzahl der dargestellten Zeichen) hängt ab von den Entscheidungen, die in Bezug auf das endgültig abzugebende Design des Mehrdienst- Endgeräts getroffen werden, und weiter von den Funktionen, deren Durchführung beabsichtigt ist.

5. Elektrische Kenngrößen

Es werden hier die wichtigsten elektrischen Kenngrößen einer für die Telemetrie eingesetzten Einrichtung mitgeteilt, hauptsächlich Kenngrößen in Bezug auf:
- die Verbindung des Konzentrators über Funk mit der Peripherieeinheit oder mit dem Mehrdienst-Endgerät;
- der Batterieverbrauch in Bezug auf die Peripherieeinheit, den Konzentrator und das Mehrdienst-Endgerät.

5.1 - Kenngrößen der Verbindung über Funk

Wie festgestellt wurde, muss die Verbindung über Funk:
- bidirektional sein, um neben der Ablesung der Messeinrichtung (für die eine Verbindung in einer Richtung ausreichend wäre) auch andere Basisdienste und Ferndienste zu erlauben,
- die Betriebsarten Simplex und Duplex erlauben
- Probleme aufgrund von Fortpflanzung über mehrere Wege vermeiden, indem die Bandspreizungstechnik eingesetzt wird.
Die Bandbesetzung der Verbindung kann nicht in einem Einzeltelefonkanal (beispielsweise von 25 kHz) enthalten sein, sondern erfordert ein erweitertes Band von mindestens 2 bis 3 MHz mit Bandspreizungstechnik wie z. B. DS (Direct Sequence) oder FH (Frequency Hopping).
Die erste Übertragungstechnik (DS) vermindert die spektrale Dichte des übertragenen Signals und vermindert so die Interferenz auf dem Einzeltelefonkanal (von 25 kHz), die schließlich der Interferenz unterliegt.
Die zweite Übertragungstechnik (FH) besetzt nacheinander und für sehr kurze Zeiten Kanäle von 25 kHz, womit auch in diesem Fall eine Verminderung der Störung auf dem Einzeltelefonkanal erhalten wird.
Bei einer Simplex-Verbindung ist es ausreichend, nur ein Band von 2 bis 3 MHz bereitzustellen, wogegen es bei Duplex-Verbindungen erforderlich ist, zwei Bänder mit jeweils 2 bis 3 MHz bereitzustellen, die einen Abstand von mindestens 10 bis 20% der Zentralfrequenz des Bandes haben. Die eingesetzte Modulation kann eine Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation oder Phasenmodulation sein.
Wenn man berücksichtigt, dass die elektrischen Kenngrößen der Transceivereinrichtungen in der Messeinrichtung (Peripherieeinheit) von den Kostenzwängen und vom Verbrauch der Batterie abhängen, wird, abgesehen von einer Miniaturisierung, deutlich, dass kleine Übertragungsleistungen eingesetzt werden müssen (z. B. 1 mW), wogegen die erhältliche Empfindlichkeit des Empfängers klein ist (beispielsweise -60 dB (mW): = 220 mV).
Die Kenngrößen des im Mehrdienst-Endgerät eingesetzten Transceivers unterliegen ähnlichen Anforderungen (wenn auch nicht auf so restriktive Weise) und müssen das Wiederladen der Batterien ermöglichen.
Was den Transceiver im Konzentrator anbelangt, so ist es möglich, höhere Übertragungsleistungen zu verwenden (10 bis 20 W) und eine größere Empfängerempfindlichkeit zu erhalten (-110 dB (mW): -0,7 mV).
In den Tabellen der Fig. 8, 9 und 10 werden die Hauptwerte solcher Kenngrößen mitgeteilt, die vom Konstrukteur eingesetzt werden können; die in den Tabellen mitgeteilten Daten sind provisorischer Art, wobei es möglich ist, Modifikationen in Bezug auf die Struktur der Transceivereinrichtung oder in Bezug auf das System der Bandspreizungsübertragung durchzuführen.

5.2 - Verbrauch

5.2.1 Peripherieeinheit

Weil der sekundäre Träger durch Radiowellen gebildet wird, muss die Peripherieeinheit mit Hilfe von Batterien mit einer unabhängigen Versorgung ausgerüstet sein; der Verbrauch der darin enthaltenen elektronischen Bauteile muss minimiert werden, damit eine Lebensdauer von mindestens 7 bis 8 Jahren möglich ist.
Zur Verminderung des Verbrauchs werden allgemein die folgenden Techniken eingesetzt:
- das Übertragungssystem wird ausgeschaltet und der Empfang wird in einem Zustand mit minimalem Verbrauch gehalten
- das Empfangssystem wird periodisch nur für kurze Zeit eingeschaltet, beispielsweise für 0,1 s alle 2 s, d. h. für ein Zwanzigstel der Zeit.
Diese Lösung verringert nicht die Antwortbereitschaft des Systems, vielmehr bleibt diese sichergestellt, weil die maximale Wartezeit 2 s beträgt.
Ein Beispiel für den Batterieverbrauch zur Erreichung der erforderlichen Unabhängigkeit wird in der ersten Tabelle von Fig. 11 mitgeteilt. Aufbauend auf solchen Werten ist es möglich, die Lebensdauer der Batterie abzuschätzen, wenn man annimmt, dass sie 1,5 Ah zur Verfügung stellen kann.
Wenn die Batterie mit 70% des Nominalwertes genutzt werden kann, beträgt ihre Lebenszeit 8 Jahre.

5.2.2 - Konzentrator

Die Versorgung des Konzentrators erfolgt über das Elektrizitätsnetz mit einer Pufferbatterie, die bei Netzausfall über eine Zeit von 10 bis 12 Tagen die Funktion des Systems sicherstellen kann, damit es möglich ist:
- wichtige Signale (beispielsweise Temperatur, Feueralarme und dergleichen) des ferngesteuerten Systems und dringende Anrufe vom Mehrdienst- Endgerät weiterzuleiten
- eilige Eingriffe durchzuführen (beispielsweise Versorgungen des Gasschließventils, Einschalten von Betätigungselementen des ferngesteuerten Systems und dergleichen).
In der zweiten Tabelle von Fig. 11 werden die wichtigsten Werte in Bezug auf den Verbrauch des Transceivers und des Modems oder des TOV mitgeteilt.
Unter Berücksichtigung dieser Werte und unter der Annahme, dass:
- die Telemetrie der Messeinrichtungen wegen fehlender elektrischer Energie in einem bestimmten geographischen Bereich nicht durchgeführt werden kann, wobei der Mangel an elektrischer Energie umgehend an die PCT weitergeleitet wird,
- die Anforderung von Fernsteuerung und Ferndiensten während solcher Eingriffe nur einige Male (mindestens 10) erfüllt werden kann, die Dauer der Übertragung über Funk eine Zeit von 2 s benötigt, wogegen die über das "Modem" bis zu 90 s betragen kann,
- der Empfänger immer angeschaltet ist, wie auch das "Modem" oder das TOV, die mit dem primären Träger verbunden sind,
wird gefolgert, dass die Lebensdauer der Batterie bis zu 12 Tage betragen kann.

5.2.3 - Mehrdienst-Endgerät

Die Versorgung erfolgt bei beiden Mehrdienst-Endgeräten (tragbar: TPP oder ortsfest: TPF) mit einer wiederaufladbaren Batterie; das Wiederaufladen muss (mit einer geeigneten Einrichtung, die mit dem Netz verbunden ist) durch den Benutzer erfolgen. Die Lebensdauer der Batterie des TPP bei Netzausfall muss mindestens 2 bis 3 Monate betragen.
Auch in Bezug auf das Mehrdienst-Endgerät ist es sinnvoll, den Batterieverbrauch zu verringern, indem folgende Techniken eingesetzt werden:
- das Übertragungssystem wird abgeschaltet und der Empfang wird in einen Zustand mit minimalem Verbrauch gehalten
- das Empfangssystem wird periodisch nur für kurze Zeit eingeschaltet, beispielsweise für 0,1 s alle 2 s, d. h. für ein Zwanzigstel der Zeit.
Diese Lösung verringert nicht die Antwortbereitschaft des Systems, vielmehr bleibt diese sichergestellt, weil die maximale Wartezeit 2 s beträgt.
Ein Beispiel für den Batterieverbrauch des Mehrdienst-Endgerätes wird in der dritten Tabelle von Fig. 11 mitgeteilt.
Es kann somit gefolgert werden, dass die Lebenszeit der Batterie ungefähr 2 bis 3 Monate beträgt.

6. Spezifikationen der Abmessungen

Als der Erläuterung dienendes Beispiel werden Gesamtabmessungen der einzelnen Einheit mitgeteilt.
Die Größen sind in Millimeter (mm) angegeben und betreffen:
Länge (l), Tiefe (p), Höhe (h).

6.1 - Peripherieeinheit

Gesamtabmessung der Peripherieeinheit:
l = 130 mm, p = 90 mm, h = 90 mm.

6.2 - Konzentrator

Gesamtabmessungen des Konzentrators
l = 250 mm, p = 150 mm, h = 150 mm.

6.3 - Mehrdienst-Endgerät

Gesamtabmessungen des tragbaren Mehrdienst-Endgerätes (TPP):
l = 200 mm, p = 100 mm, h = 100 mm.
Gesamtabmessungen des ortsfesten Mehrdienst-Endgerätes (TPF):
l = 400 mm, p = 200 mm, h = 200 mm.
Die Kenngrößen des beschriebenen Telemetrieverfahrens werden aus der Beschreibung des mitgeteilten Beispiels deutlich.
Aus der obigen Beschreibung sind auch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar.
Sie bestehen insbesondere darin, dass die Notwendigkeit für mit Transceivern ausgerüstete Einrichtungen als Medium zwischen der Zentralstation und den Peripheriestationen entfällt, und dass zwischen der Zentralstation und ihren Peripheriestationen eine permanente Verbindung sichergestellt werden kann.
Es wird deutlich, dass das beschriebene Verfahren effektiver ist und im Vergleich zu bekannten Verfahren die Durchführung weiterer Funktionen ermöglicht; es wird auch deutlich, dass durch den Fachmann eine Vielzahl von Variationen an dem beispielhaft betriebenen Verfahren möglich ist, ohne die Neuheit der Erfindung zu verlassen.
Es wird offensichtlich, dass mitgeteilte Zahlenangaben (in Bezug auf Frequenzen, Größen, Bandlängen, Übertragungsgeschwindigkeiten und dergleichen) nur beispielhaft und nicht begrenzend sind.
Eine interessante Variation kann darin bestehen, dass die Mehrdienst-Endgeräte nicht direkt mit den Zwischenstationen (Konzentratoren) verbunden sind, sondern stattdessen mit den Peripheriestationen verbunden sind, die wiederum mit den Zwischenstationen verbunden sind.

Claims

1. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke, welches bei Verteilsystemen, insbesondere für Gas, Wasser, elektrische Energie, Wärme einsetzbar ist, die eine Zentralstation und mehrere Peripheriestationen bereitstellen, die mit der Zentralstation verbunden sind, wobei mehrere ortsfeste Zwischenstationen vorgesehen sind, von denen jede permanent mit der Zentralstation und über Funkübertragung mit einer Vielzahl von Peripheriestationen verbunden ist, enthaltend eine Batterieenergieversorgung, die periodisch aktiviert, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die ortsfesten Zwischenstationen jede der Peripheriestationen einzeln rufen können, um von ihr Telemetriedaten betreffend die Peripheriestationen zu empfangen und dass die Dauer des Rufes von den ortsfesten Zwischenstationen zu jeder Peripheriestation länger ist als die Periode, in der die Batterieenergieversorgung nicht aktiviert ist.

2. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Peripheriestationen Datenleseeinheiten enthalten, zu denen Messeinrichtungen gehören.

3. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Peripheriestationen Mehrdienst-Endgeräte enthalten, die zusätzliche Dienste ausführen.

4. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Datenleseeinheiten zumindest ein zentrales Modul und einen Anschluss enthalten, der mit einer Messeinrichtung verbunden ist.

5. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Datenleseeinheiten ein Zentralmodul, Schnittstelleneinheiten mit Sensorelementen, Schnittstelleneinheiten mit Betätigungselementen sowie ein Übertragungs- und Empfangsmodul für die Verbindung mit einer ortsfesten Zwischenstation enthalten.

6. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Datenleseeinheiten eine Anzeigeeinrichtung enthalten.

7. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Datenleseeinheiten Mittel zum Sperren der Versorgungsbereitstellung, insbesondere von Gas, Wasser, elektrischer Energie, Wärme im Falle von Betrug, Manipulationen, Zahlungsrückständen, Erdbeben, Feuer oder anderen Katastrophen enthalten.

8. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Mehrdienst- Endgeräte einen Prozessor, einen Speicher, eine Benutzerschnittstelle sowie ein Übertragungs- und Empfangsmodul für die Verbindung mit einer ortsfesten Zwischenstation enthalten.

9. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das Zentralmodul einen Mikroprozessor enthält.

10. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das Zentralmodul einen Speicher enthält, der in der Lage ist, Informationen betreffend eine oder mehrere Messablesungen und/oder Daten, die durch Sensoren gewonnen werden, und/oder Befehle, welche von der Zentralstation über die ortsfesten Zwischenstationen kommen, aufzunehmen.

11. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Mehrdienst- Endgeräte in der Lage sind Alarm auszulösen, insbesondere bei Diebstahl, Feuer, Überschwemmung, zu Hilfeleistung an alte und behinderte Personen, ärztlicher Versorgung und/oder zur Eingriffsanforderung bei dringendem Wartungs- oder Reparaturbedarf an Haushaltssystemen, insbesondere für Gas, Sanitäranlagen, elektrische Versorgung, Fahrstuhl.

12. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Mehrdienst- Endgeräte in der Lage sind, eine Sicherheitsfunktion, insbesondere eine Gaszufuhrsperre, den Einsatz der Brandschutzeinrichtungen und einen Einbruchsalarm auszuführen.

13. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrdienst-Endgeräte in der Lage sind, Energiesteuerungsfunktionen, insbesondere hinsichtlich Wärme, heißem Wasser und Domotics d. h. ferngesteuerten elektrischen Geräten auszuführen.

14. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die ortsfesten Zwischenstationen einen Prozessor, einen Speicher, ein erstes Übertragungs- und Empfangsmodul für die Verbindung mit der Zentralstation sowie ein zweites Übertragungs- und Empfangsmodul für die Verbindung mit den Peripheriestationen enthalten.

15. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul einen asynchronen oder synchronen seriellen Anschluss für die Verbindung mit dem Telematiknetzwerk enthält.

16. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das zweite Übertragungs- und Empfangsmodul einen Funk-Sender/Empfänger mit Amplituden- oder Frequenz- oder Phasenmodulation und insbesondere zur Streuspektrumübertragung enthält.

17. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Benutzerschnittstelle eine alphanumerische Anzeige und/oder eine Tastatur enthält.

18. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Mehrdienst- Endgeräte unmittelbar, beispielsweise über Funk, mit der ortsfesten Zwischenstation verbunden sind.

19. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Mehrdienst- Endgeräte über die Peripheriestationen indirekt mit den ortsfesten Zwischenstationen verbunden sind.

20. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über ein Telefonfestnetz enthalten.

21. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über eine Standleitung enthält.

22. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über Glasfaserkabel enthält.

23. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über Funk enthält.

24. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über elektrische Leitungen des Niederspannungs- oder Mittelspannungsbereiches enthält.

25. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über ein Mobiltelefon enthält.

26. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass das erste Übertragungs- und Empfangsmodul Mittel für die Verbindung mit der Zentralstation über ein bidirektionales CATV-System enthält.

27. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripheriestationen in der Lage sind, die Messung oder Berechnung der Durchflussmenge des Versorgungsmediums, insbesondere von Gas, Wasser, elektrischer Energie, Wärme auszuführen.

28. Datenübertragungsverfahren für Telemetriezwecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripheriestationen Sperrmittel für die *Versorgungsunterbrechung insbesondere von Gas, Wasser, elektrischer Energie, Wärme enthalten, die durch die Zentralstation oder durch Detektoren für anomale Bedingungen bei den Peripheriestationen gesteuert werden.

29. Datenübertragungseinrichtung für Telemetriezwecke, welche das Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche verwendet.