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Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung und Verarbeitung von Sensordaten, die von einer Sensoreinheit erfasst werden.
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In einem Haushalt können an unterschiedlichen Stellen Sensoreinheiten verwendet werden, um Sensordaten in Bezug auf den Haushalt zu erfassen. Beispielsweise können unterschiedliche Sensoreinheiten in bzw. an unterschiedlichen Vorratsbehältern verbaut sein, um Sensordaten in Bezug auf den Füllstand in den unterschiedlichen Vorratsbehältern zu erfassen. Alternativ oder ergänzend können durch ein oder mehrere Sensoreinheiten Gesten eines Nutzers für die Gestenbedienung eines Hausgeräts erfasst werden.
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Die unterschiedlichen Sensoreinheiten können zumindest teilweise unterschiedliche (ggf. proprietäre) Datenschnittstellen zur Übertragung von Daten aufweisen. Insbesondere können sich die Datenschnittstellen der unterschiedlichen Sensoreinheiten in Bezug auf die Semantik der übertragenen Daten-Nachrichten unterscheiden. Des Weiteren weisen die Sensoreinheiten aus Kostengründen typischerweise relativ begrenzte Kommunikationsfähigkeiten auf.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine effiziente und zuverlässige Verwendung von Sensoreinheiten in einem Haushalt zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System zur Bereitstellung und/oder zur Verarbeitung von Sensordaten beschrieben. Das System kann insbesondere für sogenannte „Smart Home“ Anwendungen in einem Haushalt verwendet werden.
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Das System umfasst zumindest eine Sensoreinheit, die eingerichtet ist, Sensordaten zu erfassen. Des Weiteren ist die Sensoreinheit eingerichtet, die Sensordaten in einer Sensor-Nachricht zu versenden. Die Sensor-Nachricht kann dabei mit einem bestimmten Kommunikationsverfahren und/oder Kommunikationsprotokoll versendet werden. Beispielhafte Kommunikationsverfahren bzw. Kommunikationsprotokolle sind: Bluetooth Low Energy (BLE), ZigBee, ANT, ANT+, z-wave, und/oder Enocean. Das von der Sensoreinheit verwendete Kommunikationsverfahren und/oder Kommunikationsprotokoll, mit dem die Sensor-Nachricht gesendet wird, kann auf eine Reichweite von 20 Metern oder weniger oder von 10 Metern oder weniger begrenzt sein.
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Die Sensoreinheit ist eingerichtet, die Sensor-Nachricht (mit den Sensordaten) ohne Vorliegen einer Kommunikationsverbindung mit einem (insbesondere mit irgendeinem) potentiellen Empfänger zu versenden. Insbesondere kann die Sensor-Nachricht von der Sensoreinheit auch dann gesendet werden, wenn keine statische Kommunikationsverbindung zwischen der Sensoreinheit und irgendeinem potentiellen Empfänger besteht. Alternativ oder ergänzend kann die Sensor-Nachricht von der Sensoreinheit auch dann gesendet werden, wenn die Sensoreinheit mit keinem potentiellen Empfänger kommunikationstechnisch gekoppelt ist. Beispielsweise kann ein Broadcast der Sensor-Nachricht erfolgen. Die Sensor-Nachricht zeigt typischerweise keine Daten-Adresse eines potentiellen Empfängers der Sensor-Nachricht anzeigen.
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Das System umfasst ferner zumindest eine Zwischeneinheit (als potentiellen Empfänger). Die Zwischeneinheit ist bevorzugt Teil eines Hausgeräts (z.B. eines Kühlschranks, eines Herdes, eines Ofens, eines Kochfeldes, einer Waschmaschine, einer Spülmaschine, eines Trockners, etc.). Die Zwischeneinheit kann eingerichtet sein, die Sensor-Nachricht zu empfangen. Insbesondere kann die Zwischeneinheit eingerichtet sein, wiederholt oder kontinuierlich über eine Kommunikationsschnittstelle bzw. mittels eines Kommunikationsmoduls der Zwischeneinheit zu überprüfen, ob eine Sensoreinheit im Umfeld der Zwischeneinheit eine Sensor-Nachricht gesendet hat. Zu diesem Zweck kann die Zwischeneinheit ein Kommunikationsmodul (ggf. in Form eines separaten Adapters) umfassen, das eingerichtet ist, Sensor-Nachrichten zu empfangen, die gemäß zumindest einem von der Sensoreinheit verwendeten Kommunikationsverfahren und/oder Kommunikationsprotokoll versendet wurden.
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Des Weiteren kann die Zwischeneinheit eingerichtet sein, auf Basis der empfangenen Sensor-Nachricht eine Zwischen-Nachricht, die die Sensordaten aus der Sensor-Nachricht oder davon abgeleitete Daten umfasst, über eine (ggf. drahtlose) Kommunikationsverbindung an eine Zentraleinheit (z.B. an einen Backend-Server) zu senden. Die Kommunikationsverbindung kann z.B. eine LAN, eine WLAN und/oder eine 3G, 4G oder 5G Kommunikationsverbindung umfassen. Die Zwischeneinheit kann ein Kommunikationsmodul aufweisen, das ausgebildet ist, Zwischen-Nachrichten an die Zentraleinheit zu versenden. Dabei kann die Zwischen-Nachricht eine Adresse der Zentraleinheit anzeigen bzw. umfassen.
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Das System umfasst ferner die Zentraleinheit, die eingerichtet ist, die Zwischen-Nachricht zu empfangen. Des Weiteren kann die Zentraleinheit ausgebildet sein, die Zwischen-Nachricht, insbesondere die darin enthaltenen Daten, auszuwerten. Insbesondere kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten oder der davon abgeleiteten Daten aus der Zwischen-Nachricht eine Maßnahme zu veranlassen. Beispielsweise kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, als Maßnahme die Zwischeneinheit (von der die Zwischen-Nachricht empfangen wurde) zu veranlassen, eine Ausgabe (bzgl. der Sensordaten) an einen Nutzer der Zwischeneinheit zu bewirken. Alternativ oder ergänzend kann als Maßnahme ein Hausgerät eines Nutzers der Sensoreinheit (die die ursprüngliche Sensor-Nachricht versendet hat) veranlasst werden, eine Ausgabe (bzgl. der Sensordaten) zu bewirken. Beispielsweise können die Sensordaten Information in Bezug auf den Füllstand eines Behälters umfassen. Diese Information kann ggf. als Ausgabe an einem Hausgerät und/oder an der Zwischeneinheit und/oder an einem elektronischen Gerät eines Nutzers ausgegeben werden.
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Das System ermöglicht eine effiziente und zuverlässige Nutzung von Sensoreinheiten in einem Haushalt. Dabei können die ein oder mehreren Zwischeneinheiten (insbesondere Hausgeräte) eines Haushalts dazu genutzt werden, in zuverlässiger und effizienter Weise Sensordaten der Sensoreinheiten an eine Zentraleinheit weiterzuleiten. Durch die Zentraleinheit können dann automatisch Dienstleistungen erbracht werden (wie z.B. das automatische Bestellen von Nahrungsmitteln und/oder Ersatzteilen).
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Die Zwischeneinheit kann eingerichtet sein, Metadaten in Bezug auf die Zwischeneinheit zu der Zwischen-Nachricht hinzuzufügen. Die Metadaten können z.B. einen Identifikator für die Zwischeneinheit umfassen. Die Zentraleinheit kann eingerichtet sein, die Metadaten einer Zwischen-Nachricht auszuwerten, z.B. um einen Nutzer und/oder ein Nutzer-Konto für die Zwischeneinheit zu ermitteln.
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Das System weist bevorzugt mehrere Zwischeneinheiten auf, die jeweils eingerichtet sind, die Sensor-Nachricht einer Sensoreinheit zu empfangen, und auf Basis der empfangenen Sensor-Nachricht jeweils eine Zwischen-Nachricht über eine jeweilige Kommunikationsverbindung an die Zentraleinheit zu senden. Die Zwischeneinheiten können z.B. durch unterschiedliche Hausgeräte in ein oder mehreren (ggf. benachbarten) Haushalten bereitgestellt werden. Durch die Verwendung von mehreren Zwischeneinheiten, die jeweils eine Sensor-Nachricht als Zwischen-Nachricht weiterleiten, kann die Zuverlässigkeit der Übermittlung der Sensordaten einer Sensoreinheit an die Zentraleinheit erhöht werden.
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Die Zentraleinheit kann eingerichtet sein, die Zwischen-Nachrichten der unterschiedlichen Zwischeneinheiten zu empfangen. Des Weiteren kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, Zwischen-Nachrichten, die auf derselben Sensor-Nachricht basieren, zu identifizieren. Zu diesem Zweck kann ein Sensor-Identifikator der Sensoreinheit ausgewertet werden, der in den unterschiedlichen Zwischen-Nachrichten enthalten ist. Des Weiteren können kryptographische Daten und/oder ein Zählerwert der ursprünglich gesendeten Sensor-Nachricht (die mit in die jeweiligen Zwischen-Nachrichten übertragen wurden) auswertet werden. So kann zuverlässig bewirkt werden, dass nur auf Basis der Sensordaten oder der davon abgeleiteten Daten einer (einzigen) Zwischen-Nachricht, der auf derselben Sensor-Nachricht basierenden Zwischen-Nachrichten, eine Maßnahme veranlasst wird. Es kann somit auch bei mehrfacher Übertragung der gleichen Sensor-Nachricht in unterschiedlichen Zwischen-Nachrichten ein zuverlässiger Betrieb des Systems ermöglicht werden.
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Die Sensoreinheit und die Zwischeneinheit können jeweils einem Nutzer und/oder einem Nutzer-Konto zugewiesen sein. Ggf. kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, auf eine Datenbasis zuzugreifen, die eine Zuweisung von unterschiedlichen Sensoreinheiten zu unterschiedlichen Nutzern und/oder Nutzer-Konten umfasst, und/oder die eine Zuweisung von unterschiedlichen Zwischeneinheiten zu unterschiedlichen Nutzern und/oder Nutzer-Konten umfasst.
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Der Nutzer und/oder das Nutzer-Konto der Sensoreinheit und der Zwischeneinheit können unterschiedlich sein. Mit anderen Worten, die Zwischeneinheit eines Nutzers kann eingerichtet sein, eine Sensor-Nachricht der Sensoreinheit eines anderen Nutzers an die Zentraleinheit weiterzuleiten. Beispielsweise kann eine Zwischeneinheit eines benachbarten Haushalts dazu genutzt werden, eine Sensor-Nachricht eines Haushalts weiterzuleiten. So kann die Zuverlässigkeit der Übertragung von Sensordaten von einer Sensoreinheit weiter erhöht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die Sensor-Nachricht einen Sensor-Identifikator (bzw. eine Sensor-ID) für die Sensoreinheit umfassen, die die Sensor-Nachricht versendet hat. Eine Zwischeneinheit kann eingerichtet sein, den Sensor-Identifikator in die Zwischen-Nachricht aufzunehmen. Ferner kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, auf Basis des Sensor-Identifikators einen Nutzer und/oder ein Nutzer-Konto für die Sensoreinheit zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Sensor-Identifikator eine Maßnahme (z.B. eine von dem identifizierten Nutzer abhängige Maßnahme) zu veranlassen. So können durch das beschriebene System in effizienter Weise Nutzer-spezifische Dienstleistungen bereitgestellt werden.
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Die Sensor-Nachricht kann kryptographische Daten umfassen. Beispielhafte kryptographische Daten sind der Wert einer Hash-Chain und/oder der Zählerwert für eine Stufe der Hash-Chain. Durch die kryptographischen Daten können z.B. eine Authentifizierung der Sensor-Nachricht und/oder eine Verschlüsselung der Daten der Sensor-Nachricht bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend kann durch die kryptographischen Daten eine Reihenfolge der Sensor-Nachrichten einer Sensoreinheit angezeigt werden (insbesondere durch den Zählerwert einer Hash-Chain).
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Die Zwischeneinheit kann eingerichtet sein, die kryptographischen Daten in die Zwischen-Nachricht aufzunehmen. Des Weiteren kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, die Sensoreinheit auf Basis der kryptographischen Daten zu authentifizieren und/oder die Zwischen-Nachricht anhand der kryptographischen Daten zu entschlüsseln. Alternativ oder ergänzend können die kryptographischen Daten einer Zwischen-Nachricht dazu verwendet werden, zuverlässig Duplikate einer Sensor-Nachricht, die über unterschiedliche Zwischeneinheiten weitergeleitet wurde, zu identifizieren. Durch die Verwendung von kryptographischen Daten kann die Zuverlässigkeit der Übertragung von Sensordaten an eine Zentraleinheit weiter erhöht werden.
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Die Sensoreinheit umfasst typischerweise zumindest eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, die Sensor-Nachricht mit den Sensordaten zu versenden. Des Weiteren kann die Sensoreinheit eine Speichereinheit umfassen, die eingerichtet ist, kryptographische Daten zum Versenden und/oder zum Verschlüsseln der Sensor-Nachricht zu speichern. Ferner kann die Sensoreinheit einen Energiespeicher umfassen, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb der Sensoreinheit zu speichern. Es kann somit eine flexibel und autark einsetzbare Sensoreinheit bereitgestellt werden.
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Die Sensoreinheit kann z.B. für einen Deckel zum Abdecken eines Behälters ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Sensoreinheit ggf. Teil eines Deckels zum Abdecken eines Behälters sein. Dabei kann der Behälter ggf. zur Aufbewahrung einer Substanz (z.B. eines Nahrungsmittels oder eines Waschpulvers) verwendet werden. Es kann somit eine Sensoreinheit bereitgestellt werden, die für ein Verwaltungssystem von Substanzen in einem Haushalt verwendet werden kann.
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Die Sensoreinheit kann zumindest einen Inhaltssensor umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Substanz in dem Behälter zu erfassen. Der Inhaltssensor kann insbesondere einen Abstandssensor umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Abstand zwischen dem Abstandssensor und der Oberfläche der Substanz in dem Behälter zu erfassen.
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Die Zentraleinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten den Füllstand der Substanz in dem Behälter zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend kann die Zentraleinheit eingerichtet sein, als Maßnahme eine Nachbestellung der in dem Behälter gelagerten Substanz zu veranlassen, und/oder Information in Bezug auf die in dem Behälter gelagerte Substanz an ein elektronisches Gerät (z.B. an ein Smartphone) eines Nutzers des Systems zu senden. So kann der Komfort für einen Nutzer des Systems weiter erhöht werden.
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Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Systems in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a eine bespielhafte Sensoreinheit für einen Behälter; und
- 1b ein beispielhaftes System zur Bereitstellung und/oder zur Verarbeitung von Sensordaten.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Bereitstellung und Verarbeitung von Sensordaten von ein oder mehreren Sensoreinheiten. In diesem Zusammenhang zeigt 1a eine beispielhafte, als Deckel ausgebildete, Sensoreinheit 110, wobei der Deckel eingerichtet ist, ein Behältnis (d.h. einen Behälter) 120 abzudecken. Insbesondere kann der Deckel ein Gewinde 113 aufweisen, mit dem der Deckel in ein entsprechendes Gewinde (nicht dargestellt) des Behältnisses 120 eingeschraubt werden kann, um das Behältnis 120 mit dem Gewinde 113 zu verschließen.
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In dem Behältnis 120 kann sich eine Substanz 121 (insbesondere eine flüssige oder pulverförmige Substanz) befinden. Die Menge der Substanz 121, die sich in dem Behältnis 120 befindet, kann z.B. durch den Füllstand 122 der Substanz 121 in dem Behältnis 120 angezeigt werden. Beispielhafte Substanzen 121 sind (essbare) Pulver oder Flüssigkeiten und/oder Waschpulver oder Waschflüssigkeiten.
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Die Sensoreinheit 110 umfasst zumindest einen Inhaltssensor 114, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf den Inhalt, insbesondere in Bezug auf die Substanz 121, in einem Behältnis 120 zu erfassen. Der Inhaltssensor 114 kann insbesondere einen Abstandssensor umfassen, der eingerichtet ist, den Abstand 124 zwischen der Position 123 des Inhaltssensors 114 (im eingeschraubten Zustand) und dem Füllstand 112 der in dem Behältnis 120 enthaltenen Substanz 121 zu messen.
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Die (Substanz-) Sensordaten des zumindest einen Inhaltssensors 114 können von einer Steuereinheit 111 der Sensoreinheit 110 verarbeitet werden (z.B. um auf Basis der Substanz-Sensordaten den Füllstand 122 zu ermitteln). Alternativ oder ergänzend können die Sensordaten und/oder davon abgeleitete Daten über eine Kommunikationseinheit 117 der Sensoreinheit 110 (in einer Sensor-Nachricht) versendet werden. Die Kommunikationseinheit 117 kann eingerichtet sein, die Daten über ein drahtloses (z.B. Bluetooth und/oder Zigbee) Kommunikationsverfahren zu versenden. Des Weiteren kann die Sensoreinheit 110 eine Speichereinheit 116 zur Speicherung von Daten und/oder einen (ggf. wiederaufladbaren) elektrischen Energiespeicher bzw. Batterie 115 zur elektrischen Energieversorgung der Komponenten 111, 112, 114, 116, 117, 118 der Sensoreinheit 110 aufweisen.
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Die Sensoreinheit 110 kann ferner einen Verschlusssensor 112 aufweisen, der eingerichtet ist, zu detektieren, ob der Deckel ein Behältnis 120 verschließt oder nicht. Insbesondere kann der Verschlusssensor 112 eingerichtet sein, zu detektieren, ob der Deckel (ggf. vollständig) auf ein Behältnis 120 aufgeschraubt wurde oder nicht. Der Verschlusssensor 112 kann z.B. einen Taster umfassen, der mechanisch durch eine Wand des Behältnisses 120 betätigt wird, wenn der Deckel auf das Behältnis 120 aufgebracht wird.
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1a zeigt einen Deckel mit integrierter Sensoreinheit 110. Alternativ kann ggf. eine separate Sensoreinheit 110 bereitgestellt werden, die z.B. an dem Deckel eines Behältnisses 120 befestigt werden kann.
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1b zeigt ein beispielhaftes System 100 zur Verarbeitung der Sensordaten von Sensoreinheiten 110. Das System 100 umfasst ein oder mehrere Sensoreinheiten 110, die jeweils eingerichtet sind, Sensordaten zu erfassen. Die Sensordaten einer Sensoreinheit 110 können als Sensor-Nachricht 141 versendet werden. Dabei können Kommunikationsverfahren wie z.B. Bluethooth (insbesondere Bluetooth Low Energy, BLE), ZigBee, Z-Wave, ANT / ANT+, Enocean oder ein proprietäres Kommunikationsverfahren verwendet werden.
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Das System 100 umfasst ferner ein oder mehrere Empfangs- bzw. Zwischeneinheiten 140, die eingerichtet sind, eine von einer Sensoreinheit 110 gesendete Sensor-Nachricht 141 zu empfangen. Die ein oder mehreren Zwischeneinheiten 140 können eingerichtet sein, über ein (drahtloses) Kommunikationsnetz 102 mit einer Zentraleinheit 101 (z.B. mit einem Server) zu kommunizieren, insbesondere um Daten in Bezug eine empfangene Sensor-Nachricht 141 bereitzustellen (z.B. in Form einer Zwischen-Nachricht 142).
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Die Zentraleinheit 101 kann eingerichtet sein, mit ein oder mehreren persönlichen elektronischen Geräten 130 (z.B. einem Smartphone, einem Tablet PC, einem Laptop PC, etc.) eines Nutzers des Systems 100 über ein (drahtloses) Kommunikationsnetz 102 Daten auszutauschen. Insbesondere können einem Nutzer auf dem Gerät 130 Daten in Bezug auf die Sensordaten der ein oder mehreren Sensoreinheit 110 des Systems 100 bereitgestellt werden.
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Die Zentraleinheit 101 kann Zugriff auf eine Datenbank 103 haben, um die von einer Sensoreinheit 110 bereitgestellten Sensordaten zu verarbeiten. Die Datenbank 103 kann z.B. Information in Bezug auf das Fassungsvolumen der ein oder mehreren Behältnisse 120 und/oder Information in Bezug auf die Dichte von unterschiedlichen Substanzen 121 und/oder Information in Bezug auf Nutzer bzw. Nutzer-Konten der unterschiedlichen Sensoreinheiten 110 und/oder Zwischeneinheiten 140 umfassen.
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Das in diesem Dokument beschriebene System 100 dient insbesondere der Erfassung und Verarbeitung dezentral erfasster Sensormesswerte. Das System 100 umfasst mindestens eine Sensoreinheit 110, die über ein Kommunikationsmodul 117 (bevorzugt für eine drahtlose Kommunikation) verfügt. Die Sensoreinheiten 110 werden in diesem Dokument auch als Sender bezeichnet, die auf bestimmte Ereignisse hin einen Messwert (d.h. Sensordaten) durch mindestens eine Messung einer Messgröße mit einem geeigneten Messwandler, z.B. einem optischen Messwandler, generieren, und den Messwert ohne Bestätigung einer Kommunikationsverbindung mittels des Kommunikationsmoduls 117 der jeweiligen Sensoreinheit 110 versenden. Die ein oder mehreren Sensoreinheiten 110 bzw. Sender können z.B. auf ein oder mehreren Vorratsbehältern 120 montiert sein.
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Das System 100 umfasst ferner ein oder mehrere Zwischeneinheiten 140, die in diesem Dokument auch als System Master (SMM) bezeichnet werden. Eine Zwischeneinheit bzw. ein SMM 140 kann z.B. Teil eines Hausgeräts (etwa eines Ofens, eines Herdes, eines Kühlschranks, einer Waschmaschine, eines Trockners, etc.) sein. In einem Haushalt können somit an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Zwischeneinheiten bzw. SMMs 140 angeordnet sein.
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Ein SMM 140 kann eingerichtet sein, ein oder mehrere unterschiedliche Kommunikationsverfahren (z.B. WLAN, Bluetooth Legacy und/oder Bluetooth Low Energy) auszuführen, insbesondere für den Empfang von Sensor-Nachrichten 141 von ein oder mehreren Sensoreinheiten bzw. Sendern 110. Zu diesem Zweck kann der SMM 140 eine Empfängerkomponente umfassen, die mit Einschalten der Stromversorgung des SMM 140 stets auf Sensor-Nachrichten 141 von ein oder mehreren Sendern 110 wartet. Über einen geeigneten Adapter, der ggf. mit einem SMM 140 verbunden werden kann, können bei Bedarf beliebige andere Kommunikationstechniken und -protokolle bereitgestellt werden.
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Um der Herausforderung einer sich in relativ kurzen Zyklen ändernden Sensorlandschaft zu begegnen, kann die Funktionslogik eines SMM 140 zumindest teilweise in eine konfigurierbare Runtime-Komponente ausgelagert werden, wobei die Runtime-Komponente beispielsweise in einer Zentraleinheit 101 (z.B. in einem Großrechner im Internet) angesiedelt sein kann und/oder lokal in einer geeigneten Rechenmaschine (z.B. einem geeigneten höherwertigen SMM 140 des Systems 100) ausgeführt werden kann.
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Die Runtime-Komponente und/oder der SMM 140 weisen Informationen auf, um aus einer empfangenen Sensor-Nachricht 141 (insbesondere aus einem Tupel aus Sensor-ID und Sensor-Messwert) den Sensortyp der sendenden Sensoreinheit 110 zu bestimmen (beispielsweise können Metadaten wie Messwerttyp, Messgröße, Herstellungsdatum, digitale Signatur, etc. ermittelt werden). Des Weiteren können die Runtime-Komponente und/oder der SMM 140 ggf. anhand der Sensor-ID die Sensoreinheit 110 einem bestimmten Nutzer und/oder einem bestimmten Haushalt zuordnen, und ggf. basierend darauf bestimmen, was mit dem Messwert geschehen soll.
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Ggf. kann ein SMM 140 eingerichtet sein, eine empfangene Sensor-Nachricht 140 nicht zu verarbeiten, sondern unverändert über ein Kommunikationsnetzwerk 102, z.B. das Internet, an eine in der Sensor-Nachricht 141 angegebene Laufzeitkomponente an eine Zentraleinheit 101 weiterzuleiten.
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In dem beschriebenen System 100 ist eine Sensoreinheit 110 nicht statisch an eine Empfängerstation (z.B. an einen Zwischeneinheit 140) gekoppelt. Eine Sensoreinheit 110 sendet „auf gut Glück“ eine Sensor-Nachricht 141 mit einem Messwert. Der Messwert wird dann ggf. von mindestens einem SMM 140 empfangen und weitergeleitet.
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Um eine sichere Übermittlung von Daten zu gewährleisten (z.B. in Bezug auf Replay, ggf. Abhörsicherheit) kann z.B. eine Hash-Chain zum Verschlüsseln und/oder zum Signieren einer Sensor-Nachricht 141 verwendet werden. Ggf. kann eine Verschlüsselung der Messwerte in einer Sensor-Nachricht 141 erfolgen.
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Die Zentraleinheit 101 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensor-ID in einer Nachricht 141, 142 einen Nutzer, insbesondere ein Nutzer-Konto, der sendenden Sensoreinheit 110 zu ermitteln.
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Die Zentraleinheit 101 kann ggf. von mehreren SMMs 140 Zwischen-Nachrichten 142 empfangen, die sich auf dieselbe Sensor-Nachricht 141 einer Sensoreinheit 110 beziehen. Die Zentraleinheit 101 kann eingerichtet sein, doppelte Zwischen-Nachrichten 142 (von unterschiedlichen Zwischeneinheiten 140) zu identifizieren und ggf. auszusortieren. Durch die redundante Übertragung einer Sensor-Nachricht 141 einer Sensoreinheit 110 kann die Zuverlässigkeit der Datenübertragung erhöht werden. Dabei können ggf. alle SMMs bzw. Zwischeneinheiten 140 für das Weiterleiten einer Sensor-Nachricht 141 verwendet werden (ggf. auch SMMs 140 aus einem benachbarten Haushalt).
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Des Weiteren kann die Zentraleinheit 101 eingerichtet sein, aus einer relativ hohen Anzahl von eingehenden gleichartigen Zwischen-Nachrichten 142 nutzbare Informationen, etwa einen Sensor-Identifikator, eine Nutzerzugehörigkeit und/oder den Sensor- und Messwerttyp zu ermitteln. Die Zentraleinheit 101 kann eingerichtet sein, eine empfangene Zwischen-Nachricht 142 (z.B. eine empfangene Protocol Data Unit (PDU)) auszuwerten und/oder zu dekodieren. Des Weiteren kann die Zentraleinheit 101 eingerichtet sein, in Abhängigkeit von einer empfangenen Zwischen-Nachricht 142, ein oder mehrere Maßnahmen zu veranlassen, wie z.B.
- • Benachrichtigen eines Nutzers des Systems 100;
- • Setzen einer Statusnachricht und/oder eines Zustands in einem Hausgerät. Beispielsweise kann ein Nutzer über eine Ausgabe an einem Hausgerät darüber informiert werden, dass ein Behälter 120 nachgefüllt oder ersetzt werden muss;
- • Weiterleiten des Messwerts aus einer Zwischen-Nachricht 142 an ein anderes System (z.B. an ein Kundenzentrum); und/oder
- • eine automatische Nachbestellung eines Inhaltsstoffes 121 eines Behälters 120.
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Die Zentraleinheit 101 kann ggf. lokal in einem lokalen Netz eines Haushalts angeordnet sein.
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Eine in diesem Dokument beschriebene Sensoreinheit 110 kann dazu genutzt werden, eine Funktion eines bereits existierenden Geräts zu erweitern (z.B. um den Füllstand eines Behälters 120 eines Hausgeräts, etwa einer Kaffeemaschine, zu messen).
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Wie bereits oben dargelegt, kann eine Sensoreinheit 110 eingerichtet sein, eine Nachricht 141 zu signieren und/oder zu verschlüsseln. Zu diesem Zweck kann bei der Produktion einer Sensoreinheit 110 der Wert der Berechnung einer Hash-Chain in der Speichereinheit 116 der Sensoreinheit 110 gespeichert werden. Dabei ist eine Hash-Chain eine wiederholte Anwendung einer kryptographischen Hash-Funktion auf einen bestimmten Initialvektor (IV). Dabei ist die Anzahl der möglichen Übertragungen durch die Länge der Hash-Chain begrenzt. Die Sensoreinheit 110 kann z. B. den n-ten Hash-Chain als Signatur versenden, und es kann von der Zentraleinheit 101 mittels des (n-1)-ten Hash-Chain Wertes überprüft werden, ob die Signatur korrekt ist. So kann eine Authentisierung einer Nachricht 141 bzw. einer Sensoreinheit 110 erfolgen. Ggf. kann auch eine Verschlüsselung von Daten einer Sensor-Nachricht 141 erfolgen. Unterschiedliche Sensoreinheiten 110 können unterschiedliche Initialvektoren verwenden, um eine eindeutige Identifizierung der Sensoreinheiten 110 zu ermöglichen. Mittels einer Hash-Chain kann somit ein One-Time-Pads (OTP) für die Datenübertragung bereitgestellt werden.
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Jedes als SMM 140 ausgebildete Hausgerät kann dazu verwendet werden, die von einer Sensoreinheit 110 empfangene Sensor-Nachricht 141 zu empfangen und/oder weiterzuleiten (auch von einem anderen Nutzer und/oder aus einem anderen Haushalt). Beispielsweise kann es in einer Waschküche eines Mehrfamilienhauses ausreichen, dass ein einziges Hausgerät als SMM 140 ausgebildet ist. Es können dann auch Sensoreinheiten 110 von anderen Nutzern (z.B. zur Messung des Füllstands in unterschiedlichen Behältern 120 für Waschmittel) über den SMM 140 Sensor-Nachrichten 141 an die Zentraleinheit 101 übermitteln. Die Zuordnung zwischen einer Sensor-Nachricht 141 und der Sensoreinheit 110 kann dann ggf. erst in der Zentraleinheit 101 erfolgen. Des Weiteren kann basierend auf der empfangenen Sensor-Nachricht 141 bzw. Zwischen-Nachricht 142 eine Nutzer-spezifische Maßnahme eingeleitet werden.
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Ein SMM 140 kann ausgebildet sein, Sensor-Nachrichten 141 zu filtern, z.B. um einen DoS-Angriff (Denial-of-Service) auf die Zentraleinheit 101 zu verhindern. Beispielsweise kann ein SMM 140 die digitale Signatur einer Sensor-Nachricht 141 auswerten, und eine nicht passende Sensor-Nachricht 141 verwerfen.
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Wie bereits oben dargelegt, kann eine Sensor-Nachricht 141 einer Sensoreinheit 110 von mehreren SMMs 140 empfangen und jeweils als Zwischen-Nachricht 142 an die Zentraleinheit 101 gesendet werden. Jeder SMM 140 kann dabei Metadaten, wie z.B. die Seriennummer und/oder den Maschinentyp des sendenden SMM 140, zu der jeweiligen Zwischen-Nachricht 142 zufügen.
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Die Zentraleinheit 101 kann die einzelnen Zwischen-Nachrichten 142 auswerten. Dabei kann auf Basis der Sensor-ID festgestellt werden, dass es sich bei mehreren Zwischen-Nachrichten 142 um ein oder mehrere Sensor-Nachrichten 141 der gleichen Sensoreinheit 110 handelt. Des Weiteren kann auf Basis des Zählerwerts für die Hash-Chain ermittelt werden, ob es sich um eine aktuelle Sensor-Nachricht 141 der Sensoreinheit 110 oder um eine veraltete Sensor-Nachricht 141 (oder ggf. um eine böswillige Nachricht) handelt. Insbesondere können über den Zählerwert Duplikate der gleichen Sensor-Nachricht 141 identifiziert und aussortiert werden. Die Zentraleinheit 101 kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Sensor-ID und auf Basis der Lookup-Tabelle auf einer Datenbank 103 eine empfangene Zwischen-Nachricht 142 einem Nutzer-Konto zuzuweisen.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können in effizienter und zuverlässiger Weise Messwerte von unterschiedlichen Sensoreinheiten 110 an eine Zentraleinheit 101 übermittelt werden, z.B. um automatisch Maßnahmen wie eine automatische Nachbestellung einzuleiten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des vorgeschlagenen Systems veranschaulichen sollen.
