DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif d'enregistrement de la quantité de chaleur consommée pour appartements utilisant un réseau local de transmission de données.
On connaît parla demande de brevet EP 0 087 637 un dispositif d'enregistrement de la quantité de chaleur consommée pour appartements dans lequel les données acquises de chaque appartement sont transmises à une unité centrale par un signal haute fréquence envoyé sur un système de câble haute fréquence ou coaxial existant. Un tel dispositif est cependant relativement compliqué, susceptible de dérangements et onéreux.
Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif simple, fiable et relativement bon marché d'enregistrement de la quantité de chaleur consommée pour appartements, permettant de garantir l'intégrité des données, le relevé à distance de la consommation de chaleur de chaque appartement et la facturation. Pour atteindre ce but, le dispositif selon l'invention est réalisé comme décrit dans la revendication 1. Le dispositif selon l'invention est un dispositif global ou central d'acquisition de données pour un ou même plusieurs immeubles. Les stations de comptage de chaque appartement n'ont qu'une fonction de mesure et de calcul de la quantité de chaleur consommée. C'est la station principale qui gère, mémorise et affiche sur demande l'ensemble-des données correspondant aux appartements d'un immeuble.
La station principale permet de connaître par exemple la consommation de chaleur par appartement pour chaque mois de l'année en cours et pour les cinq années précédentes.
La station principale peut être reliée par modem au réseau téléphonique public et à un ordinateur de gestion pour la facturation, statistique, etc. Les stations de comptage sont alimentées par la station principale à travers le réseau local de transmission de données et elles ne comportent pas d'affichage. Ce qui précède montre que les fonctions importantes et coûteuses ne se retrouvent qu'une fois au niveau de la station principale, ce qui permet une réduction des coûts du dispositif. La solution globale décrite ci-dessus est la seule qui permet une liaison par modem avec un ordinateur de gestion, ce qui ne serait guère possible si chaque appartement avait son unité de gestion personnelle.
En outre, la solution proposée permet d'éviter un relevé périodique des compteurs dans chaque immeuble, ce relevé étant exécuté directement sur appel et automatiquement par l'ordi- nateur de gestion.
L'invention 7a être décrite ci-après à l'aide du dessin d'un exemple d'exécution.
La figure 1 est un schéma fonctionnel de principe du dispositif selon l'invention.
La figure 2 est un schéma-bloc de la station de comptage, et
la figure 3 est un schéma-bloc de la station principale.
Selon la figure 1, les radiateurs de chaque appartement sont reliés par des conduites d'amenée et de retour d'eau chaude au système de distribution générale d'eau chaude d'un immeuble. A chaque appartement est associée une station de comptage 3 connectée à un capteur de température 1 d'entrée d'eau chaude et à un capteur de débit et de température 2 de retour d'eau. Les stations de comptage calculent, à partir des signaux des capteurs 1 et 2, l'énergie thermique consommée et transmettent périodiquement, par exemple toutes les 10 minutes, les valeurs calculées à une station principale 5 par l'intermédiaire d'un réseau local de transmission de données 4 auquel toutes les stations de comptage et la station principale sont connectées.
Le réseau local 4 est aussi utilisé pour l'alimentation en énergie des stations de comptage à partir d'une alimentation centrale prévue dans la station principale 5. Celle-ci, qui est commune à tout un bâtiment, ou même à un ensemble de bâtiments contigus, recueille les données de chaque appartement, les traite et les mémorise dans une mémoire de sauvegarde. Elle comprend un affichage permettant le contrôle de la consommation de chaleur de chaque appartement. La station principale contrôle en outre le bon fonctionnement de chaque station de comptage. Elle détecte les pannes éventuelles d'un capteur ou de l'électronique de la station de comptage et délivre une alarme si un dérangement s'est produit. Le dispositif assure un très haut niveau de protection contre toutes sortes de pannes et contre tout essai de modifier l'installation dans le but d'influencer les résultats de la mesure.
La station principale 5 transmet la consommation de chaque appartement à un ordinateur de gestion effectuant la facturation ou des statistiques, par l'intermédiaire d'un modem qui la connecte au réseau téléphonique public.
Ce qui précède montre que les stations de comptage ne comportent ni alimentation (transformateur réseau, redresseur, filtre, stabilisateur) ni affichage, ce qui contribue à réduire les coûts de l'installation. En outre, la solution proposée est la seule permettant un relevé à distance des consommations individuelles par ordinateur, ce qui supprime la nécessité de relever périodiquement le contenu des compteurs de chaque immeuble.
La figure 2 montre le schéma-bloc de la station de comptage 3 associée à chaque appartement. Cette dernière comporte comme élément principal un microcomputeur 7 recevant par un convertisseur analogique/digital 8 les données analogiques des capteurs 1 et 2, respectivement de température d'entrée d'eau et de débit et de température de sortie d'eau. Le microcomputeur est associé à une mémoire non volatile EEPROM 9 contenant des paramètres tels que le numéro de l'appartement et des coefficients de mesure et il est relié au réseau local 4 par un driver 10. Comme indiqué plus haut, les stations de comptage 3 ne comportent pas d'alimentation ni d'affichage; elles sont alimentées par la station principale 5 à travers le réseau local 4.
Ce qui précède montre que les stations de comptage sont d'exécution simple, ne comportant que des éléments basse tension, ce qui les rend relativement bon marché et contribue à réduire les coûts de l'installation. Le microordinateur gère toutes les fonctions des capteurs analogiques, il calcule l'énergie thermique consommée en intégrant le produit du débit par la différence de température entre l'entrée et la sortie d'eau pour un appartement et par la chaleur spécifique de l'eau. Il transmet à intervalles de temps fixes déterminés, par exemple toutes les 10 minutes, les valeurs calculées à la station principale par le réseau local. Le protocole de transmission (software) est géré par un ensemble de routines du microcomputeur.
La figure 3 montre le schéma-bloc de la station principale 5.
Celle-ci comporte un microprocesseur 1 1 relié au réseau local 4 par le driver 10. Au microprocesseur 1 1 sont associés des mémoires
ROM et RAM 12, une banque de données 13, une horloge 14, une interface 15 pour la transmission asynchrone en série de données, un clavier 16 pour permettre la communication avec le microprocesseur et un affichage 17 permettant de connaître la consommation d'énergie thermique pour un appartement en interrogeant la banque de données à l'aide du clavier 16. Comme indiqué plus haut, la station principale 5 traite les données qu'elle reçoit de chaque station de comptage. La banque de données est interrogée à distance par un ordinateur de gestion grâce au modem 6. La mémoire ROM contient le programme fixe pour le microprocesseur.
La mémoire RAM permet de stocker des variables internes pour le traitement de données intermédiaires. Les données reçues par exemple toutes les 10 minutes de la station de comptage 3 sont mémorisées dans la banque de données 13 selon un algorithme choisi pour garantir à tout instant l'intégrité des données. Lors de chaque réception de données (toutes les 10 minutes dans l'exemple choisi), les anciennes données sont lues par exemple de la banque a, le calcul du checksum est effectué et le résultat comparé avec le checksum mémorisé. Si la comparaison montre l'égalité des checksums, I'incrément de consommation d'énergie thermique est ajouté, ce qui fournit de nouvelles données sur lesquelles le checksum est calculé et les nouvelles données et le nouveau checksum sont mémorisés dans la banque b.
A la mesure suivante (10 minutes plus tard), les données sont lues de la banque b, le checksum est calculé et comparé avec le checksum mémorisé. En cas d'égalité, I'incrément est ajouté, le checksum est calculé sur les nouvelles données et ces derniéres ainsi que le nouveau checksum sont mémorisés dans la banque a. Il est visible que les nouvelles données et les nouveaux checksums sont alternativement mémorisés dans les banques a et b de 13. Un tel algorithme permet de garantir à tout instant l'intégrité des données mémorisées.
Si, lors de la comparaison, les checksums sont différents, les nouvelles données ne sont pas prises en considération et la station principale ne traite que les anciennes données, celles qui sont obligatoirement exactes, leur exactitude étant garantie par l'algorithme choisi et qui ont été reçues 10 minutes auparavant. Il est admis qu'une erreur dans la consommation d'énergie thermique correspondant à un écart de 10 minutes dans le temps est pratiquement négligeable.
Bien entendu, les données de la banque de données 13 sont affichées sur demande à l'aide du clavier 16.
La station principale détecte les pannes telles que courts-circuits, interruptions, fonctionnement anormal qui peuvent survenir à une station de comptage, soit aux capteurs 1 ou 2, soit à l'électronique de la station. Ces pannes donnent lieu à des alarmes. Il est ainsi possible de détecter et de signaler par une alarme pratiquement toute manipulation effectuée sur une station de comptage pour réduire illégalement la consommation d'énergie d'un appartement déterminé.
Les alarmes sont signalées localement et elles sont transmises à l'ordinateur central de gestion par le modem.
La station principale peut en outre comporter une sortie pour le réglage de la température de l'eau chaude délivrée par la chaudière de chauffage du bâtiment, afin d'adapter l'énergie délivrée par la chaudière à la demande du bâtiment. Il s'agit donc d'un réglage en boucle fermée. D'autre part, la station de comptage 3 peut comporter un capteur de débit et de température supplémentaire pour le calcul soit du volume d'eau chaude sanitaire consommée en intégrant par rapport au temps le débit mesuré, soit l'énergie que cela représente en intégrant par rapport au temps le produit du débit par la différence de température entre la température mesurée et une valeur de consigne et par la chaleur spécifique de l'eau.
Le dispositif selon l'invention, tel que décrit ci-dessus permet une gestion à distance par ordinateur qui effectue la facturation sur interrogation des stations principales. Cela élimine un relevé manuel périodique des compteurs. Le dispositif est d'un prix relativement bas grâce aux solutions retenues, plus particulièrement au niveau des stations de comptage; il est très faible, garantissant l'intégrité des données et il offre une haute sécurité à l'égard des pannes et des agressions extérieures. Le dispositif répond aux voeux formulés par l'Office Fédéral de l'Energie dans son rapport Décompte individuel des frais de chauffage de février 1986.
DESCRIPTION
The present invention relates to a device for recording the amount of heat consumed for apartments using a local data transmission network.
EP 0 087 637 discloses a device for recording the amount of heat consumed for apartments in which the data acquired from each apartment is transmitted to a central unit by a high frequency signal sent over a high frequency cable system. or existing coaxial. Such a device is however relatively complicated, susceptible to disturbances and costly.
The purpose of the present invention is to provide a simple, reliable and relatively inexpensive device for recording the amount of heat consumed for apartments, making it possible to guarantee the integrity of the data, the remote reading of the heat consumption of each apartment and billing. To achieve this object, the device according to the invention is produced as described in claim 1. The device according to the invention is a global or central device for acquiring data for one or even several buildings. The counting stations in each apartment only have a function for measuring and calculating the amount of heat consumed. It is the main station which manages, stores and displays on request all of the data corresponding to the apartments in a building.
The main station shows, for example, the heat consumption per apartment for each month of the current year and for the previous five years.
The main station can be connected by modem to the public telephone network and to a management computer for billing, statistics, etc. The counting stations are supplied by the main station through the local data network and do not have a display. The above shows that the important and expensive functions are found only once at the main station, which allows a reduction in the costs of the device. The overall solution described above is the only one that allows a modem link with a management computer, which would hardly be possible if each apartment had its personal management unit.
In addition, the proposed solution makes it possible to avoid a periodic reading of the meters in each building, this reading being executed directly on call and automatically by the management computer.
The invention 7a will be described below using the drawing of an exemplary embodiment.
Figure 1 is a block diagram of the device according to the invention.
Figure 2 is a block diagram of the metering station, and
Figure 3 is a block diagram of the main station.
According to Figure 1, the radiators of each apartment are connected by hot water supply and return pipes to the general hot water distribution system of a building. Each apartment is associated with a metering station 3 connected to a temperature sensor 1 for hot water inlet and to a flow and temperature sensor 2 for water return. The counting stations calculate, from the signals from sensors 1 and 2, the thermal energy consumed and transmit periodically, for example every 10 minutes, the values calculated to a main station 5 via a local network of data transmission 4 to which all the counting stations and the main station are connected.
The local network 4 is also used for supplying energy to the metering stations from a central supply provided in the main station 5. This station, which is common to an entire building, or even to a set of buildings adjoining, collects data from each apartment, processes it and stores it in a backup memory. It includes a display allowing the control of the heat consumption of each apartment. The main station also controls the proper functioning of each metering station. It detects possible failures of a sensor or the electronics of the counting station and issues an alarm if a fault has occurred. The device provides a very high level of protection against all kinds of breakdowns and against any attempt to modify the installation in order to influence the results of the measurement.
The main station 5 transmits the consumption of each apartment to a management computer performing billing or statistics, via a modem which connects it to the public telephone network.
The above shows that the metering stations have neither power supply (network transformer, rectifier, filter, stabilizer) nor display, which contributes to reducing installation costs. In addition, the proposed solution is the only one allowing a remote reading of individual consumption by computer, which eliminates the need to periodically read the content of the meters of each building.
Figure 2 shows the block diagram of the metering station 3 associated with each apartment. The latter comprises as main element a microcomputer 7 receiving by an analog / digital converter 8 the analog data of the sensors 1 and 2, respectively of water inlet temperature and flow and water outlet temperature. The microcomputer is associated with a non-volatile EEPROM memory 9 containing parameters such as the apartment number and measurement coefficients and it is connected to the local network 4 by a driver 10. As indicated above, the counting stations 3 have no power or display; they are supplied by the main station 5 through the local network 4.
The above shows that the counting stations are simple to execute, comprising only low voltage elements, which makes them relatively inexpensive and contributes to reducing the costs of the installation. The microcomputer manages all the functions of the analog sensors, it calculates the thermal energy consumed by integrating the product of the flow by the temperature difference between the water inlet and outlet for an apartment and by the specific heat of the water . It transmits at fixed fixed time intervals, for example every 10 minutes, the values calculated to the main station by the local network. The transmission protocol (software) is managed by a set of routines of the microcomputer.
Figure 3 shows the block diagram of the main station 5.
This comprises a microprocessor 1 1 connected to the local network 4 by the driver 10. The microprocessor 1 1 are associated with memories
ROM and RAM 12, a database 13, a clock 14, an interface 15 for asynchronous serial data transmission, a keyboard 16 to allow communication with the microprocessor and a display 17 allowing to know the thermal energy consumption for an apartment by interrogating the database using the keyboard 16. As indicated above, the main station 5 processes the data it receives from each counting station. The database is interrogated remotely by a management computer using the modem 6. The ROM memory contains the fixed program for the microprocessor.
The RAM memory makes it possible to store internal variables for the processing of intermediate data. The data received for example every 10 minutes from the counting station 3 is stored in the database 13 according to an algorithm chosen to guarantee the integrity of the data at all times. During each reception of data (every 10 minutes in the example chosen), the old data are read for example from bank a, the calculation of the checksum is carried out and the result compared with the stored checksum. If the comparison shows the equality of the checksums, the increment of thermal energy consumption is added, which provides new data on which the checksum is calculated and the new data and the new checksum are stored in bank b.
At the next measurement (10 minutes later), the data is read from bank b, the checksum is calculated and compared with the stored checksum. In the event of a tie, the increment is added, the checksum is calculated on the new data and the latter and the new checksum are stored in bank a. It is visible that the new data and the new checksums are alternately stored in banks a and b of 13. Such an algorithm makes it possible to guarantee at all times the integrity of the stored data.
If, during the comparison, the checksums are different, the new data are not taken into consideration and the main station only processes the old data, those which are necessarily exact, their accuracy being guaranteed by the chosen algorithm and which have received 10 minutes before. It is recognized that an error in the consumption of thermal energy corresponding to a difference of 10 minutes over time is practically negligible.
Of course, the data from the database 13 are displayed on demand using the keyboard 16.
The main station detects faults such as short circuits, interruptions, abnormal operation which can occur at a metering station, either at sensors 1 or 2, or at the station's electronics. These failures give rise to alarms. It is thus possible to detect and signal by an alarm practically any manipulation carried out on a metering station to illegally reduce the energy consumption of a given apartment.
Alarms are reported locally and transmitted to the central management computer by the modem.
The main station may also include an output for adjusting the temperature of the hot water supplied by the building heating boiler, in order to adapt the energy delivered by the boiler to the demand of the building. It is therefore a closed loop setting. On the other hand, the metering station 3 can include an additional flow and temperature sensor for calculating either the volume of domestic hot water consumed by integrating the measured flow over time, or the energy that this represents. integrating with time the product of the flow rate by the temperature difference between the measured temperature and a set value and by the specific heat of the water.
The device according to the invention, as described above allows remote management by computer which performs billing on interrogation of the main stations. This eliminates a periodic manual reading of meters. The device is relatively low cost thanks to the solutions adopted, more particularly at the counting stations; it is very weak, guaranteeing the integrity of the data and it offers a high security with regard to breakdowns and external aggressions. The system responds to the wishes expressed by the Federal Office for Energy in its report Individual statement of heating costs in February 1986.