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Die Erfindung betrifft eine Haustechnikeinrichtung sowie ein Haustechnikverfahren nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Haustechnikeinrichtungen zum Erfassen von Verbrauchsmengen wie Wasser, Strom, Gas und Wärme sind üblicherweise Zähler, welche von Personal der Versorgungsunternehmen regelmäßig abgelesen werden müssen. Die Erfassung des Verbrauchs ist daher aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.
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Um Verbrauchsmengen flexibler und kostengünstiger zu erfassen, werden sogenannte Smart Meter (intelligente Verbrauchszähler) angeboten. Der Einbau dieser Zähler für Strom- und Gasmengen ist in Deutschland für Neubauten und bei Totalsanierungen laut Energiewirtschaftsgesetz ab 2010 kostenneutral vorzunehmen. Hierfür ist der Netzbetreiber oder Messstellenbetreiber zuständig, welcher nun zudem allen Kunden gesetzeskonforme Mindestlösungen anbieten muss. Die gesetzliche Mindestlösung beinhaltet nur die Grundfunktionen um den tatsächlichen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegeln zu können. Eine Fernauslesung ist bisher nicht notwendig. Derzeit werden deutschlandweit Smart Meter in Pilotprojekten bei Energieversorgern getestet.
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Eine Ankopplung der Smart Meter an das öffentliche Kommunikationsnetz ist wünschenswert, um die Verbrauchsdaten automatisch zu erfassen und dem Versorger verfügbar zu machen. Zudem kann nur so das ganze Potential der Haustechnikeinrichtung/des Smart Meters genutzt werden, da nur so die automatische Fernauslesung realisiert werden kann. Außerdem ist für ein zukünftiges „Smart Home” eine Fernsteuerung der Haustechnikeinrichtung oder die Kommunikation aktueller Tarifdaten sowie die Synchronisation der Haustechnikeinrichtung wesentlich. Die bisher verfolgten Lösungen zur Ankopplung solcher Einrichtungen an das Telefonnetz weisen jedoch alle erhebliche Nachteile auf. Entweder sind die Lösungen extrem aufwändig und benötigen mehrere Schnittstellen/Protokollumsetzer von dem Verbrauchszähler bis zum Versorger und/oder die Inbetriebnahme und Wartung der Einrichtungen erfordert aufwändige Konfigurationen der Schnittstelle zum Telefonnetz, bzw. des Smart Meters.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine möglichst effektive und kundenfreundliche Schnittstelle der Haustechnikeinrichtungen zum öffentlichen Telefonnetz zu schaffen. Durch die Erfindung wird zudem die Installation und Wartung der Haustechnikeinrichtung vereinfacht. Außerdem werden verschiedene, vorteilhafte Nutzungsmöglichkeiten und Dienste der Schnittstelle aufgezeigt. Zudem ist ein Verfahren zum Betreiben der Haustechnikeinrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den weiteren Anmeldungsunterlagen.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, anhand von mittels Zeichnungen illustrierten Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die Begriffe Haustechnikeinrichtung, Smart Meter und intelligenter Verbrauchszähler im weiteren Sinne zu verstehen sind. Tatsächlich kann – entsprechend der hier verwendeten Terminologie – ein Smart Meter neben Datenerfassungseinrichtungen auch Steuerungselemente beinhalten, beispielsweise um in Abhängigkeit eines Tarifsplans Verbraucher an- und abzuschalten. Zudem ist unter dem Begriff Haustechnikeinrichtung ebenfalls eine Heizungssteuerung vorstellbar, die unter Umständen keine Verbrauchsdatenerfassung durchführt, sondern lediglich entsprechend der Erfindung über das öffentliche Telefonnetz mit einer weiteren Einheit kommuniziert.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Ankopplung der Haustechnikeinrichtung an das öffentliche Telefonnetz, hier in Form einer Internetanbindung. Im vorliegenden Fall beinhaltet die Haustechnikeinrichtung ein Smart Meter, womit hier ein Stromzähler mit integrierter RS485-Schnittstelle zu verstehen ist. Das Smart Meter wird beispielsweise unter der Bezeichnung AS1440 von der Firma Elster GmbH vertrieben. Zusätzlich enthält die Haustechnikeinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle, im folgenden nur kurz ein Home Server oder auch Controllerboard, mit Web-Interface. Der Home Server ist einerseits mit einem lokalen Netzwerk (LAN) beispielsweise mit einem drahtlosen Netzwerk innerhalb eines Gebäudes verbunden. Andererseits kommuniziert der Home Server mittels der RS485-Schnittstelle mit dem Smart Meter. Vorteilhafterweise wird der Home Server in das Gehäuse des Smart Meters eingebaut, so dass ein separates Gehäuse für den Home Server entfällt. Alternativ kann der Home Server außerhalb des Smart Meters montiert werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Wartungsarbeiten am Controller durchzuführen ohne die Zählerplomben zu entfernen. Der LAN-Anschluss des Controllers kann durch eine Ausnehmung in dem Gehäuse des Smart Meters zugänglich sein, oder durch eine Schutzklappe verdeckt werden.
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Der Home Server kann neben den in 1 gezeigten RS485 und LAN-Anschlüssen über weitere Anschlüsse, z. B. M-Bus-Anschlüsse, verfügen. Es können weitere RS485-Anschlüsse zur Verfügung gestellt werden, um unabhängig mit mehreren Smart Metern kommunizieren zu können. Selbstverständlich können auch mehrere Smart Meter an eine RS485-Schnittstelle angekoppelt werden. Zudem können auf dem Controller separate digitale Ein-/Ausgangsleitungen zur An-/abschaltung von Verbrauchern, etc. vorgesehen sein. Eine Funktionalität des Controllers ähnlich zu dem einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ist denkbar.
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Über die RS485-Schnittstelle erhält der Home Server von dem Smart Meter beispielsweise viertelstündlich erfasste Verbrauchsdaten (im Falle eines Stromzählers Zählerstände). Weiterhin kann der Home Server das Smart Meter parametrieren, die interne Uhr des Smart Meters einstellen, Tarifdaten auf das Smart Meter herunterladen, etc. Es bedient sich dazu des vom Hersteller des Smart Meters festgelegten Kommandosatzes.
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Um Verbrauchsdaten und Parameter des Smart Meters speichern zu können, verfügt der Home Server über einen Speicher, insbesondere einen nichtflüchtigen Speicher wie ein Flash RAM. Zudem sind auf dem Home Server Software-Prozesse vorgesehen, die die Kommunikation mit den Schnittstellen durchführen, Daten empfangen und abspeichern, Kommandos umsetzen und abarbeiten, regelmäßig Datenabfragen bei einer Serverdatenbank durchführen, etc.
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Da ein Webserver auf dem Home Server vorgesehen ist, stellt der Controller beispielsweise Daten mittels der Protokolle http, SMTP oder FTP zur Verfügung.
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Im Bereich des Home-Netzes/Haushaltskunden sind zudem ein DSL-Router beispielsweise im DHCP-Modus sowie optional ein Benutzer-PC vorhanden. Über den PC sind Abfragen der Verbrauchsdaten, sowie die Konfiguration/Steuerung der Haustechnikeinrichtung über Webbrowser möglich.
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Wenn bisher von einem externen Dienstleister auf die Haushaltseinrichtung zugegriffen werden sollte, ging die Anfrage üblicherweise von dem Dienstleister aus (Pull-Betrieb). Üblicherweise wird das lokale Netz innerhalb des Gebäudes (in 1 der mit Haushaltskunde bezeichnete Bereich) jedoch durch eine im Router befindliche Firewall geschützt. Deshalb ist eine spezielle Konfiguration (port forwarding) des Routers notwendig, um Zugriffe über das Internet auf den Controller möglich zu machen. Zusätzlich ist ein Account bei einem Anbieter für dynamische IP-Adressen, z. B. DynDNS.org einzurichten. Jeder Reset des Routers setzt die Einstellungen dann jedoch wieder auf die Standardeinstellungen zurück. Dieser Vorgehensweise gemäß dem Stand der Technik verursacht zusätzlichen Aufwand und führt zu geringer Akzeptanz der intelligenten Haushaltseinrichtungen.
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Aus diesem Grund arbeitet der Controller gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Push-Betrieb. In diesem Modus gehen Anfragen von dem Controller aus und werden daher nicht unterbunden. Hierbei ist es ausreichend, wenn der Home Server die Datenübertragung anstößt. Antworten des Dienstleisters auf die Anfragen des Controllers werden nicht durch die Firewall unterbunden. Der Push-Betrieb hat daher den wesentlichen Vorteil, dass keine Neukonfiguration des Routers und der Firewall notwendig ist. Damit wird die Installation der Haustechnikeinrichtung wesentlich vereinfacht. Weiterhin bleibt der Schutz des Haushaltskunden durch seine Firewall in vollem Umfang erhalten, ein wesentliches Kriterium für die Akzeptanz beim Kunden.
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In der 1 ist weiterhin ein Computer dargestellt, der ebenfalls mit dem Router über das LAN verbunden ist. Bei diesem Computer handelt es sich beispielsweise um einen üblichen Heim-PC. Auf dem PC kann mittels eines (javascript-fähigen) Browsers auf den Webserver des Controller-Boards zugegriffen werden (Adresse beispielsweise: http://myZaehler/). Damit wird eine komfortable und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, die Verbrauchsdaten dem Verbraucher direkt grafisch verfügbar zu machen. Somit kann ein wesentliches Ziel der gesetzlichen Einführung von Smart Metern erreicht werden.
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Der Controller kann regelmäßig oder bei Auftreten von außergewöhnlichen Ereignissen, beispielsweise Fehlern, mit dem Dienstleister in Verbindung treten. Wenn eine Verbindung hergestellt ist, können Verbrauchsdaten zum Dienstleister übertragen werden. Weiterhin kann eine Zeitabfrage zur Synchronisation der Haustechnikeinrichtung stattfinden. Vorteilhafterweise können als Antwort auf geeignete Abfragen durch den Home Server auch Kundeninformationen übertragen werden, welche beispielsweise auf dem Home Server zwischengespeichert werden bis der Kunde diese mittels seines PCs abfragt. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass der Kunde direkt von seinem Benutzer-PC auf das Kundencenter des Dienstleisters zugreift. In diesem Fall könnte der Benutzer mittels des Controllers darauf aufmerksam gemacht werden, dass neue Daten für ihn beim Dienstleister verfügbar sind. Kundeninformationen können neue Tarife, Angebote, oder Vergleichsdaten (siehe 2) betreffen. Zudem kann eine Abrechnung beispielsweise des monatlichen Verbrauchs auf diese Weise automatisch an den Kunden übermittelt werden.
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Durch die vorliegende Erfindung lässt sich auch die Inbetriebnahme der Haushaltseinrichtung erheblich vereinfachen. Zur Inbetriebnahme der Netzwerkverbindung wird nach dem Stand der Technik üblicherweise zumindest ein Laptop benötigt, mit dem die Parameter der Haushaltseinrichtung eingestellt werden und die Netzwerkverbindung zum Dienstleister eingerichtet bzw. überprüft wird. Vorteilhafterweise kann jedoch durch eine geeignete Controller-Software und einfache Mittel wie ein ohnehin vorhandener Reset-Taster sowie eine oder mehrere LEDs am Controller die Installation durchgeführt werden. Damit wird der Einsatz des Controller insbesondere für einen Massenmarkt mit hohen Stückzahlen möglich.
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Nach dem Einbau des Home Servers wird ein Reset des Controllers durchgeführt. Der Controller initialisiert zunächst die Hardware des Home Servers und baut im Anschluss eigenständig eine Verbindung zu einer voreingestellten Netzwerkadresse des Dienstleisters (Inbetriebnahme-Center) auf. Wenn der Verbindungsaufbau erfolgreich ist, kann dies durch die Anzeige am Controller dem Inbetriebnehmer angezeigt werden. Zudem werden bei erfolgreichem Verbindungsaufbau vorteilhafterweise spezifische Parameter und Konfigurationsdaten vom Inbetriebnahme-Center heruntergeladen. Die erfolgreiche Konfiguration kann im Anschluss im Inbetriebnahme-Center registriert werden, womit auch die sonst notwendige Berichterstattung des Inbetriebnehmers beim Dienstleister entfällt.
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Ein vom Reset-Taster separat vorgesehener Inbetriebnahme-Taster kann ebenfalls vorgesehen sein, um bei Bedarf die Funktionalitäten Reset und Inbetriebnahme trennen zu können.
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Zudem kann unabhängig oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Tastern ein Taster vorgesehen sein, der eine Ablesung auslöst. Damit kann diese Funktionalität beispielsweise durch den Inbetriebnehmer getestet werden. Selbstverständlich ist auch eine separate Schnittstelle für einen PC möglich, um während der Inbetriebnahme oder im Betrieb aufgetretene Fehler im Detail auszulesen. In der Regel wird diese Schnittstelle jedoch nicht notwendig sein, bzw. eine entsprechende Analyse kann über die ohnehin vorhandene LAN-Schnittstelle durchgeführt werden. Es wird daher möglich die Installation der Haustechnikeinrichtung sowie den Anschluss an das öffentliche Telefonnetz, bzw. Internet mit einfachsten Mitteln innerhalb kürzester Zeit durchzuführen.
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Durch die Erfindung erschließt sich ein Feld neuer Anwendungen, welche bedingt durch die elektronische Erfassung und Datenverarbeitung/-übermittlung möglich werden.
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Beispielsweise kann mit Hilfe der Erfindung eine Erkennung auf Lecks des Verbrauchsmediums durchgeführt werden. Dies kann für den Fall eines Wasserzählers so durchgeführt werden, dass ein ständig vorhandener Verbrauch ermittelt wird, welcher insbesondere auch in Ruhephasen (also beispielsweise Nachts) vorhanden ist. Unter Verwendung des Controllers, bzw. des Benutzer-PCs kann dieser Grundverbrauch leicht ermittelt werden. Alternativ kann die Leckerkennung beim Dienstleister vorgenommen werden. Im Falle einer ermittelten hohen Wahrscheinlichkeit für ein Leck (also eines ständig vorhandenen hohen Grundverbrauchs) kann ein Alarm ausgelöst werden, oder eine entsprechende Nachricht an den Benutzer geschickt werden.
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Weiterhin kann die verwendete Software im Benutzer-PC (bzw. beim Dienstleister) so ausgestaltet werden, dass der Verbrauch einzelner Geräte (z. B. der Waschmaschine für einen Waschvorgang) durch interaktive Software abgeschätzt werden kann. Hierfür kann die Software beispielsweise selbständig durch Bestimmung des Medianwerts des Tagesverbrauchs oder interaktiv durch Benutzereingabe den Grundverbrauch bestimmen. Anschließend wird der Zeitraum gekennzeichnet, in dem das Gerät gelaufen ist. Durch Ermittlung der Fläche unter dem Zeit-Verbrauchsdiagramms (Grundverbrauch wird abgezogen) ergibt sich die benötigte Energie für das Gerät in dem angegebenen Zeitraum.
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Durch die beschriebene Haustechnikeinrichtung wird der Vorgabe des Gesetzgebers hinsichtlich der Informationserfassung und -auswertung nach dem Energiewirtschaftsgesetz genüge getan.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehende Ausführungsbeispiel zu verstehen. Beispielsweise ist der Begriff Home Server nicht so zu verstehen, dass in jedem Fall eine gedruckte Schaltung (PCB) vorhanden sein muss, auf der die Funktionalität des Home Servers mittels elektronischer Komponenten realisiert wird. Stattdessen kann der Home Server in dem Smart Meter integriert sein, oder sogar die oben beschriebene Funktionalität des Home Servers von dem Smart Meter mit übernommen werden. Weiterhin kann die Erfindung auch für Einspeisezähler (beispielsweise für eine Photovoltaikanlage, eine Blockheizkraftwerk, etc.) statt Verbrauchszähler verwendet werden. Statt der LEDs am Controller kann auch ein kleines LCD oder eine akustische Anzeige vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird daher in ihrer Allgemeinheit nur durch die anhängenden Ansprüche beschränkt.
