DE102007040660A1

DE102007040660A1 - System und Verfahren zur Steuerung von mehreren Schaltvorrichtungen

Info

Publication number: DE102007040660A1
Application number: DE102007040660A
Authority: DE
Inventors: Heinz Klimpke
Original assignee: Elster Messtechnik GmbH
Current assignee: Honeywell Messtechnik GmbH
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009027023A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit und ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind, wobei die Systemkomponenten jeweils wenigstens ein Funkempfängermodul zum Austausch von Befehlen und/oder Daten über das Kommunikationsnetz aufweisen. Das Funkempfängermodul ist mit einer einen Sender und einen Empfänger aufweisenden Funk-Terminaleinheit ausgestattet, welche die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz ausführt. Die Funk-Terminaleinheit wirkt mit wenigstens einer Schaltvorrichtung zusammen, welche die Systemkomponenten über einen an die Funk-Terminaleinheit angeschlossenen Mikroprozessor direkt oder indirekt schaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen Schaltvorrichtungen, welche über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind gemäß den Ansprüchen 1 und 23 und ist insbesondere Ansteuerung von elektronischen Verbrauchszählern und Kommunikationsgeräten zu deren Fernauslesung vorgesehen.
Für die Ansteuerung einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern über das Stromversorgungsnetz, auch als Massensteuerung bezeichnet, wird üblicherweise die Tonfrequenz-Rundsteuertechnik eingesetzt, die darauf beruht, dass Steuerbefehle und Datenabfragen über das Stromnetz an die Verbraucher übermittelt werden. Für diese Art der Fernübertragung werden Tonfrequenz-Rundsteueranlagen und entsprechende Tonfrequenz-Rundsteuer-Empfänger verwendet.
Ein weiteres Verfahren zur Ansteuerung von Verbrauchern verwendet Langwellen- oder UKW-Sender und entsprechende Funk-Empfänger, die über ein Funknetz miteinander kommunizieren.
Beide vorab beschriebenen Verfahren werden auch zur Steuerung von einzelnen elektrischen Verbrauchern eingesetzt.
Die anzusteuernden Verbraucher sind beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen, wie Straßenlampen, Sonderbeleuchtungen von Gebäuden, etc., elektrische und nichtelektrische Lasten, wie Boiler, elektrische Warmwassererhitzer, Nachtspeicherheizungen, Direktheizungen, etc, Energieerzeugungsanlagen, wie Notstromaggregate, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke, etc.
Die Informationsübertragung in der Tonfrequenz-Rundsteuertechnik wird mittels des vorhandenen Stromversorgungsnetzes ausgeführt, während die Informationsübertragung für die Funktechnik Luft als Übertragungsmedium nutzt. Beide Techniken nutzten zur Übertragung der Informationen von den Verbrauchern zu einer Zentrale und umgekehrt spezielle Übertragungsprotokolle, die in vorgegebenen Normen und Richtlinien, wie beispielsweise in der DIN 43861 301/302 festgelegt sind.
Auch für Tarifumschaltungen bei Elektrizitätszählern werden heute die vorab beschriebene Rundsteuertechnik und die Funktechnik eingesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen Schaltvorrichtungen, welche über ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind, anzugeben, wodurch die Ansteuerung von anzusteuernden Systemkomponenten, insbesondere von elektronischen Verbrauchszählern und Kommunikationsgeräten zu deren Fernauslesung, verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen des erfindungsgemäßen Systems sowie ein entsprechendes Verfahren sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst das System zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen elektrischen oder elektronischen Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit und ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind wenigstens ein in der jeweiligen Systemkomponente befindliches Funkempfängermodul zum Austausch von Steuerbefehlen und/oder Daten über das Kommunikationsnetz.
Die Systemkomponenten erfindungsgemäßen Systems sind insbesondere Beleuchtungseinrichtungen, wie beispielsweise Straßenlampen oder Sonderbeleuchtungen von Gebäuden; elektrische oder nichtelektrische Lasten, wie beispielsweise Boiler, elektrische Warmwassererhitzer, Nachtspeicherheizungen, Direktheizungen; Energieerzeugungsanlagen, wie beispielsweise Notstromaggregate, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke oder Tarifumschaltvorrichtungen bei Verbrauchszählern, wie beispielsweise bei Strom-, Gas-, Wasser- oder Wärmezählern.
Das Funkempfängermodul ist mit einer einen Sender und einem Empfänger aufweisende Funk-Terminaleinheit ausgestattet, welche die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz ausführt und wirkt mit wenigstens einer Schaltvorrichtung zusammen, welche die Systemkomponenten über einen an die Funk-Terminaleinheit angeschlossenen Mikroprozessor direkt oder indirekt schaltet.
Der Mikroprozessor bildet Funktionalität eines bekannten Rundsteuerempfängers nach.
Das Kommunikationsnetz, welches die Zentraleinheit und anzusteuernden Systemkomponenten mit den vorgesehenen Schaltvorrichtungen verbindet, ist ein Telekommunikationsnetz, insbesondere ein GSM, GPRS, UMTS, WIMAX, Wireless-LAN – Netz oder ein Nahfunk-Netz, welches auf der Basis von 868 MHz oder 433 MHz arbeitet.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Nahfunk-Netz zur Verbrauchszählerdatenfernauslesung oder zum Smart Metering vorgesehen ist.
Die Schaltvorrichtungen des erfindungsgemäßen Systems sind potentialfreie Relais, oder als Halbleiter ausgeführte potentialgebundene Steuerausgänge.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Funk-Terminaleinheit ein als Interface ausgeführtes Kommunikationsmodul auf, welches mit dem Funkempfängermodul zusammenwirkt und an kommunikationsfähige Gas-, Wasser-, Elektrizitäts- und/oder Wärmezähler anschließbar ist.
Das Kommunikationsmodul arbeitet dabei als Gateway für Smart Metering oder als Datenkonzentrator und ist über einen drahtlosen oder drahtgebundenen Metering-Bus (M-Bus) mit dem Zähler verbindbar, wobei der M-Bus als Feldbus für die Verbrauchsdatenerfassung vorgesehen ist.
Mittels der vorab beschriebenen Funktionalität ist es weiterhin möglich das Kommunikationsmodul so an das Funkempfängermodul anzuschließen, dass über Nahfunk Informationen, wie beispielsweise über Energiebezüge, Tarife, Lastoptimierungsmaßnahmen und Empfehlungen übertragbar sind.
Die Adressierung des Funk-Empfängermoduls ist über das Kommunikationsnetz ausführbar, wobei im Empfänger des Funk-Empfängermoduls Kommandos mit einer bestimmten Kodierung hinterlegbar sind, über die die Schaltung der Ausgänge der Schaltvorrichtung erfolgt, sobald die entsprechenden Kommandos vom Funk-Empfängermodul empfangen werden. Hierzu werden über das Kommunikationsnetz Broadcastbefehle gesendet, so dass in vorteilhafter Weise eine große Anzahl Funkempfängermodule mit einem Befehl erreichbar sind.
Weiterhin ist auch vorgesehen, dass feste IP-Adressen im Funk-Empfängermodul hinterlegt sind, über die der Funk-Empfängermodul, vorzugsweise mittels einer bidirektionalen Datenübertragung, adressierbar ist.
Die Ausgänge der Schaltvorrichtungen, welche über die Zentraleinheit initiiert werden, sind direkt schaltbar, wobei das Funkempfängermodul, insbesondere hinsichtlich der Hinterlegung von Schaltkommandos, fernparametrierbar ist.
Die Schaltkommandos sind entweder über die Leitzentrale direkt adressierbar oder durch die hinterlegten Schaltkommandos in Verbindung mit einer Schaltuhr ausführbar.
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Systems ist die Möglichkeit der Fernsetzbarkeit der Uhrzeit und der Synchronisation der Uhrzeit in den jeweiligen Funkempfängermodulen, die diese zur eigenständigen Abarbeitung von hinterlegten Schalthandlungen benötigen. Die Schalthandlungen sind ebenfalls fernparametrierbar, so dass die Funkempfängermodule eigenständig über eine integrierte Uhr schaltbar sind. Die Uhrzeit wird dazu dem Internet oder dem Funknetz abgeleitet.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist das Funk-Empfängermodul mit einer Wochen-, Monats oder Jahresschaltuhr ausgestattet, über die ebenfalls vorbereitete Schaltkommandos auslösbar sind.
Die mechanische Ausführung des Funkempfängermoduls ist so ausgestaltet, dass das Modul beispielsweise zum Aufschnappen auf eine DIN-Schiene und im Aufbaugehäuse gemäß DIN 43861 Teil 2 ausgeführt ist. Alternativ sind Gehäusevarianten zum Einbau in Lichtmasten möglich.
Die Antenne des Empfängers wird entweder als integrierte Antenne im Gehäuse Funkempfängermoduls untergebracht oder alternativ über einen Antennenanschluss als externe Antenne ausgeführt.
Das Verfahren, mit dem die Aufgabe weiterhin gelöst wird, ist dem Anspruch 23 zu entnehmen. Dabei werden mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindliche elektrische oder elektronische Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit miteinander verbunden sind über ein Kommunikationsnetz gesteuert.
Mittels wenigstens einem in der jeweiligen Systemkomponente integriertem Funkempfängermodul werden Steuerbefehle und/oder Daten über das Kommunikationsnetz ausgetauscht.
Die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz wird mittels einer im Funkempfängermodul befindlichen Funk-Terminaleinheit ausgeführt, und die jeweilige Schaltvorrichtung wird mittels eines in der Funk-Terminaleinheit integrierten Mikroprozessors direkt oder indirekt geschaltet.
Anhand eines in der folgenden 1 dargestellten beispielhaften Funkempfängermoduls sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
1 zeigt ein Funkempfängermodul 1 des erfindungsgemäßen Systems zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen elektrischen oder elektronischen Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit und ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind.
Das in den Systemkomponenten befindliche Funkempfängermodul 1 ist zum Austausch von Steuerbefehlen und/oder Daten über das Kommunikationsnetz vorgesehen. Dazu weist das Funkempfängermodul 1 eine einen Sender und einem Empfänger aufweisende Funk-Terminaleinheit 10 auf, welche die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz ausführt.
Zum Anschluss des Funkempfängermoduls 1 an das Stromnetz ist weiterhin eine Stromversorgungseinheit 50 vorgesehen.
Die Funk-Terminaleinheit 10 wirkt mit mehreren, vorzugsweise acht Schaltvorrichtungen 30 zusammen, welche die jeweilige Systemkomponente über einen an die Funk-Terminaleinheit 10 angeschlossenen Mikroprozessor 20 direkt oder indirekt schaltet.
Der Mikroprozessor 20 stellt die eigentliche Funktionalität, die vergleichbar mit der Funktionalität von bekannten Rundsteuerempfängern ist, bereit.
Das Funk-Empfängermodul 1 ist so ausgestattet, dass über potentialfreie Kontakte (Relais) 30 Lasten und Objekte direkt oder indirekt geschaltet werden können. Die Anzahl und Ausführung der Relais 30 variiert im vorliegendem Ausführungsbeispiel zwischen 1 und 8 variieren. Die Schaltströme liegen je nach Relaisausführung im Bereich von 2A bis 63A.
Neben potentialfreien Relais 30 sind auch potentialgebundene Steuerausgänge (Halbleiter) einsetzbar.
Eine Variante stellt dazu die Möglichkeit dar, über das Funk-Empfängermodul 1 einen Strom vom 0–100 mA bzw. eine Spannung 0–20 V an einem oder mehreren Ausgängen zur analogen Ansteuerung von regelbaren, beispielsweise dimmbaren Verbrauchern anzusteuern.
Das Funk-Empfängermodul 1 ist entsprechend der Ausführungsform nach 1 mit einem Interface 40 ausgestattet, an das kommunikationsfähige Gas-, Wasser-, Elektrizitäts- und/oder Wärmezähler anschließbar sind.

1: Funkempfängermodul
10: Funk-Terminaleinheit
20: Mikroprozessor
30: Schaltvorrichtung
40: Kommunikationsmodul
50: Stromversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 43861 [0006]
- DIN 43861 [0026]

Claims

System zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit und ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind, wobei – die Systemkomponenten jeweils wenigstens ein Funkempfängermodul zum Austausch von Befehlen und/oder Daten über das Kommunikationsnetz aufweisen, – das Funkempfängermodul mit einer einen Sender und einem Empfänger aufweisende Funk-Terminaleinheit ausgestattet ist, welche die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz ausführt, und – die Funk-Terminaleinheit mit wenigstens einer Schaltvorrichtung zusammenwirkt, welche die Systemkomponenten über einen an die Funk-Terminaleinheit angeschlossenen Mikroprozessor direkt oder indirekt schaltet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsnetz ein Telekommunikationsnetz, insbesondere ein GSM, GPRS, UMTS, WIMAX, Wireless-LAN – Netz ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsnetz ein Nahfunk-Netz, welches auf der Basis von 868 MHz oder 433 MHz arbeitet, ist.
System nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Nahfunk-Netz zur Verbrauchszählerdatenfernauslesung oder zum Smart Metering vorgesehen ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor die Funktion eines bekannten Rundsteuerempfängers nachbildet.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtungen als potentialfreie Relais oder als Halbleiter ausgeführte potentialgebundene Steuerausgänge ausgeführt sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funk-Terminaleinheit ein Kommunikationsmodul aufweist, welches mit dem Funkempfängermodul zusammenwirkt.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an das Kommunikationsmodul kommunikationsfähige Gas-, Wasser-, Elektrizitäts- und/oder Wärmezähler anschließbar sind.
System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul als Gateway für Smart Metering arbeitet.
System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul als Datenkonzentrator arbeitet.
System nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmodul über einen drahtlosen oder drahtgebundenen M-Bus mit dem Zähler verbindbar ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressierung des Funk-Empfängermoduls über das Kommunikationsnetz ausführbar ist.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger des Funk-Empfängermoduls Kommandos mit einer bestimmten Kodierung hinterlegbar sind, über die die Schaltung der Ausgänge der Schaltvorrichtung erfolgt, sobald die entsprechenden Kommandos vom Empfänger empfangen werden.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass über das Kommunikationsnetz hierzu Broadcastbefehle gesendet werden und/oder dass feste IP-Adressen im Empfänger hinterlegt sind, über die der Empfänger adressierbar ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Schaltvorrichtungen, welche über die Zentraleinheit initiiert werden, direkt schaltbar sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkempfängermodul fernparametrierbar ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkempfängermodul eine Schaltuhr aufweist, welche mittels eines Fernparametrierbefehl setzbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkempfängermodul eine Schaltuhr aufweist, welche die Uhrzeit aus dem Internet oder dem Funknetz ableitet.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funk-Empfängermodul mit einer Wochen-, Monats oder Jahresschaltuhr ausgestattet ist, über die vorbereitete Schaltkommandos auslösbar sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Aufschnappen auf eine DIN-Schiene oder zur Montage in einem Aufbaugehäuse gemäß DIN 43861 Teil 2 vorgesehen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Funk-Empfängermodul zum Einbau in Lichtmasten vorgesehen ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponenten Beleuchtungseinrichtungen, wie beispielsweise Straßenlampen oder Sonderbeleuchtungen von Gebäuden, elektrische oder nichtelektrische Lasten, wie beispielsweise Boiler, elektrische Warmwassererhitzer, Nachtspeicherheizungen, Direktheizungen, Energieerzeugungsanlagen, wie beispielsweise Notstromaggregate, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke, oder Tarifumschaltvorrichtungen bei Verbrauchszählern, wie beispielsweise bei Strom-, Gas-, Wasser- oder Wärmezählern sind.
Verfahren zur Steuerung von mehreren in anzusteuernden Systemkomponenten befindlichen Schaltvorrichtungen, welche über eine Zentraleinheit und ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden werden, wobei – mittels wenigstens einem in der jeweiligen Systemkomponente integriertem Funkempfängermodul Befehle und/oder Daten über das Kommunikationsnetz ausgetauscht werden, – die Kommunikation mit der Zentraleinheit über das Kommunikationsnetz mittels einer im Funkempfängermodul befindlichen Funk-Terminaleinheit ausgeführt wird, und – die jeweilige Schaltvorrichtung mittels eines in der Funk-Terminaleinheit integrierten Mikroprozessors direkt oder indirekt schaltet.