DE19912804C2 - Inkassomodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Inkassomodul als mikrokontrollergesteuertes Vorkassesystem.

In den Medienzähler integrierte Vorkassesysteme sind schon seit längerem bekannt (EP 0777203). Nachteilig ist bei diesen Systemen, daß ein bereits vorhandener Medienzähler nicht für dieses Vorkassesystem genutzt werden kann und damit doppelt investiert wird. Außerdem macht der Einbau eines solchen Zähler-Vorkasse-Systems eine erneute kostenpflichtige Eichung und Beglaubigung notwendig.

Ein Vorkassesystem, das vom Medienzähler getrennt ist, wurde bereits in der Schrift DE 197 01 220 beschrieben. Bei solchen Lösungen erfolgt die Anbindung der Zähler z. B. über eine Impulsleitung und die so übertragenen Impulse werden im Vorkassesystem bewertet. Diese Art der Anbindung der Verbrauchszähler hat zwei wesentliche Nachteile, zum einen muß das Vorkassegerät wegen der Impulsbewertung selbst den Eichbestimmungen genügen und beglaubigt werden und zum anderen kann eine z. B. durch Unterbrechung der Impulsleitung entstandene Diskrepanz zwischen Medienzählerwert und Vorkassesystem vom Gerät nicht erkannt werden.

Ein Vorkassesystem mit übergreifender Funktionalität verschiedener Medienströme ist in der Schrift DE 196 15 221 benannt. Da es sich um physikalisch unterschiedliche Ströme handelt und für deren Erfassung und Schaltung verschiedenartige Meßeinrichtungen bzw. Stellorgane nötig sind, ist eine einheitliche Datenübertragungsbasis vom Meßwertgeber zum Vorkassesystem und von diesem zum Stellorgan von außerordentlicher Bedeutung. Dieser Gesichtspunkt wird bisher nicht gewürdigt und wird mit der vorliegenden Erfindung behoben. Systeme, die für den Datenverkehr zwischen Vorkassesystem an der Verbrauchsstelle und Anbieter des Verbrauchsgutes eine Datenfernübertragung nutzen, sind im Gebrauchsmuster DE 295 15 869 genannt. Auf die Ausgestaltung der Datenfernübertragung wird dort nicht näher eingegangen, ebenso bleibt offen, wie die Daten vom Vorkassesystem zur Datenfernübertragungseinheit übermittelt werden.

Die Erfindung ist ein Inkassomodul als mikrocontrollergesteuertes Vorkassesystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-, Verbrauchs- und Stellsignale beliebiger Verbrauchsmedien einschließlich Güter und Informationen über mindestens eine Kommunikationsebene- dem M-Bus nach EN 1434, zur bzw. von der Steuereinheit des Inkassomoduls übertragen werden.

Beim M-Bus existiert schon wegen der abrechnungstechnischen Bedeutung von Zählerdaten durch systembedingte Überwachungen und Diagnose ein sehr hoher Sicherheitsstandard. Die vorgeschlagene Erfindung eines Inkassomoduls mit M-Bus gewährleistet damit die Sicherheit in 3 Kategorien: Datenübertragungssicherheit, Betriebssicherheit und Manipu­ lationssicherheit.

Der M-Bus ist ein leicht zu installierender Bus, da er nur einen Master in jeder Zone (Subnetz) beinhaltet, an dem alle zugeordneten Slaves parallel in beliebiger Anordnung angeschlossen sind. Eine Polarität der Zweidrahtleitung muß bei der Installation nicht beachtet werden, da jeder Slave einen Gleichrichter enthält. Ein technischer Ausfall einzelner Slaves wirkt sich nicht auf die Kommunikation des Masters mit den anderen Slaves aus. Das Datenübertragungsprotokoll genügt dem Standard IEC 870-5, die Anforderungen an die Signalqualität sind entsprechend dem Standard IEC 7480 definiert. Die Fehlerfreiheit der übertragenen Daten wird u. a. gewährleistet durch die Verwendung eines Codes mit Hamming-Abstand von 4, der Übertragung eines Paritätsbits für jedes gesendete Zeichen und der Sendung eines Prüfsumme in jedem Datentelegramm. Der korrekte Empfang wird vom Empfänger durch ein Quittierungszeichen bestätigt. Bleibt das Quittierungszeichen innerhalb der festgelegten Zeit aus, wird die Sendung bis zu zweimal wiederholt. Die Verwendung des M-Bus für die Kommunikation des Inkassomoduls mit den Verbrauchszählern und anderen Meßeinrichtungen einerseits und andererseits mit den Stellorganen gewährleistet einen hohe Betriebssicherheit, da die ordnungsgemäße Durchführung der angeordneten Stellvorgänge anhand der Meß- und Zählerdaten überprüft wird. Dadurch wird auch gleichzeitig die Sicherheit der gesamten Verbrauchseinrichtung erhöht, denn es können z. B. Maximalgrenzen für Momentanverbrauchswerte im Inkassomodul hinterlegt werden, die bei Überschreitung zuvor festgelegte Maßnahmen (Informieren, Alarmieren usw.) auslösen. Ein wichtiges Erfordernis beim Ein- und Abschalten von Medienströmen über Vorkassesysteme (insbesondere Gas, Strom und Heißwasser) ist die Sicherheit der Hausbewohner bzw. ihrer Gebäude und Einrichtungen. Bisherige Vorkassesysteme, bei denen Zähler und Auswerteeinheit getrennte, in eigene Gehäuse integrierte, Module sind und deren Verbindung über Impulsleitungen oder anderweitig erfolgt, sind bezüglich der sich ableitenden Sicherheit verbesserungswürdig. Zählerdaten können nur als sicher gelten, wenn ihre Übertragung zum Vorkassesystem sicher ist. Es kommt einerseits darauf an, einen korrekten Wert des Zählerstandes zu übertragen, um fehlerhafte Schließ- und Öffnungsvorgänge von Stellorganen auszuschließen. Andererseits ist es auch von Bedeutung Momentanverbrauchswerte, also Leistungen, korrekt zu übertragen, um eine Plausibilitätsprüfung hinsichtlich zulässiger Werte (kritische Medienflüsse) vorzunehmen. So kann bspw. bei Gasleckagen und Stromkurzschlüssen im Gebäude die Freigabe der Leitung sicher unterbunden werden. Für Wärmeleitungen muß eine sichere Frostschutzfunktion des Gebäudes nach dem Abschalten des Wärmestromes vorhanden sein. Das läßt sich mit einem zyklisch über den M-Bus kontrollierten Wärmeminimalfluß realisieren.

Eine unbemerkte Manipulation am Verbrauchssystem wird durch die vorgeschlagene Anordnung sehr erschwert, indem durch die digitale Übertragung der Zähler- und Meßwerte eine Synchronisation der Verbrauchsdaten, z. B. nach temporärer Unterbrechung der Datenleitung, automatisch erfolgt. Auch das absichtliche Abtrennen von Stellorganen vom Inkassomodul wird, da diese ebenfalls über den M-Bus angekoppelt sind, durch das Ausbleiben der Befehlsquittierung bemerkt.

Aus der Überlegung, daß die Nutzer von Gebäuden oder Gebäudekomplexen eine Reihe von Verbrauchsmedien einschließlich Konsumgüter zyklisch verbrauchen, ist die Erfindung eines Vorkassesystems mit M-Bus geeignet, nicht nur die klassischen Medien der Versorgungsbetriebe sondern auch beliebige Verbrauchsgüter, einschließlich Informationen, zu ordern. Für ein beliebiges Verbrauchsgut ist eine Sollmenge für eine bestimmte Zeit festzulegen, das Produkt zu ordern, zyklisch der Verbrauch zu erfassen, der Bestand zu ermitteln und die Nachbestellung bei Unterschreitung des Sollwertes auszulösen. Dazu muß nicht nur die Anbindung von Medienzählern, sondern auch beliebiger Meßeinrichtungen möglich sein. Stellsignale sollten in Anbetracht einer unkomplizierten Verkabelung und einheitlichen Bussteuerung über den gleichen Signalweg wie die Meßsignale übertragen werden. Diese Möglichkeit wird mit dieser Erfindung unter Ausnutzung einer äußerst sicheren Übertragung des M-Bus genutzt: Es können beliebige Meßeinrichtungen oder Vorrichtungen, die Verbrauchsvorgaben speichern können und beliebige Stellorgane und Vorrichtungen zum Auslösen von Bestellungen als M-Bus-Slaves in das System integriert werden. Außerdem sieht die vorliegende Erfindung vor, per M-Bus den Datenverkehr zwischen Steuereinheit und Datenfernübertragungs-Einrichtung vorzunehmen.

In der Energie- und Wasserwirtschaft ist bei Fachleuten des Zählerwesens der M-Bus zur Verbrauchszählerankopplung und deren Vernetzung bekannt. Nicht bekannt, auch wegen des Umstandes der noch nicht erfolgten Markteinführung, sind die darüber hinaus gehenden Möglichkeiten des M-Bus, beliebige Sensoren oder Aktuatoren anzubinden.

Die Steuereinheit besitzt mindestens eine externe Kommunikationsebene- den M-Bus. Bei Nutzung nur der einen M-Bus-Kommunikationsebene sind jeder Zähler, jede Meßeinrichtung, jedes Stellorgan, jede Datenübertragungseinrichtung etc. damit Busteilnehmer in Form von M-Bus-Slaves. Diese Anordnung bringt den entschiedenen Vorteil mit sich, daß man für den Inkassomodul jeden beliebigen Standort im Bereich des M-Bus-Netzes wählen kann. So kann z. B. der Hausanschlußraum oder auch das Wohnzimmer des Nutzers genutzt werden. Die Vernetzung des Gebäudes für den Datenverkehr aller Vorkasse-Abrechnungen beliebiger Verbrauchsgüter des Nutzers bzw. aller Meß- und Stellgrößen kann mit vorliegender Erfindung über die äußerst einfache Zweidrahtleitung des M-Bus erfolgen.

Bei dieser Erfindung wird der für die Steuereinheit vorgesehene Mikrocontroller gleichzeitig genutzt, um die Funktionen einer M-Bus-Zentrale (Management des Datenverkehrs mit Zähler Busschnittstelle) zu übernehmen. Diese Synergie wird durch die Topologie des M- Bus ermöglicht und zieht einen sehr kompakten Aufbau der Steuereinheit nach sich.

Da Meßeinrichtungen und Stellorgane als M-Bus-Slaves anschließbar sind und die Steuereinheit einen Mikrocontroller beinhaltet, sind damit alle Erfordernisse vollständiger Regelkreise erfüllt. Es ist mit der vorgeschlagenen Erfindung demnach problemlos möglich, beliebige Größen zu regeln.

Ein entscheidener Vorteil der Nutzung des M-Bus für ein Vorkassesystem liegt darin, daß bereits bestehende M-Bus-vernetzte-Zähler ohne zusätzliche Busleitungen sofort in das System integriert werden können. So kann ein externer M-Bus-Master über die vorhandene Steuereinheit nach wie vor die Daten aller im Netz befindlichen Zähler abfragen.

Durch die Integration des M-Bus-Masters in die Steuereinheit des Inkassomoduls kann der Nutzer den gesamten Gebäudedatenverkehr des M-Bus kontrollieren: Da ein angeschlos­ sener Slave, wie z. B. eine Datenfernübertragungs-Einrichtung, nicht ohne Master­ anforderung Daten überträgt, können externe Zugriffe nur über eine Form der Datenbereitstellung der Steuereinheit an eine definierte Abfragestelle erfolgen. Damit wird der Nutzer als Kunde in den Mittelpunkt des Einkaufs von Verbrauchsgütern gestellt.

Claims (2)

1. Inkassomodul als mikrocontrollergesteuertes Vorkassesystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-, Verbrauchs- und Stellsignale beliebiger Verbrauchsmedien einschließlich Güter und Informationen über mindestens eine Kommunikationsebene- dem M-Bus nach EN 1434, zur bzw. von der Steuereinheit des Inkassomoduls übertragen werden.

2. Inkassomodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zusätzlich zur Vorkassefunktion beliebige Regelfunktionen übernimmt.