DE69807465T2

DE69807465T2 - Batterieüberwachung in zählersystemen

Info

Publication number: DE69807465T2
Application number: DE69807465T
Authority: DE
Inventors: Francis Dujon
Original assignee: Siemens Metering Ltd
Current assignee: Landis and Gyr Ltd
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-05-05
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: EP0981758A1; ZA983837B; EP0981758B1; AU736144B2; CA2288799A1; GB9709603D0; DE69807465D1; WO1998052061A1; ATE223065T1; AU7225898A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Überwachung von Batterien in Meßsystemen zum Messen der Lieferung eines Dienstes an einen Verbraucher.
In verschiedenen Meßsystemen, wie z. B. Gas- und Wassermeßsystemen, kann die Meßvorrichtung in den Räumlichkeiten des Verbrauchers mit Batterien betrieben werden. In solchen Systemen ist es notwendig, die Batteriekapazität zu überwachen, um zu ermitteln, wann sich die Batterien ihrem Lebensdauerende nähern, so daß sie in kontrollierter Weise ersetzt werden können.
Die Überwachung der Batteriekapazität zum Erzeugen einer "Batterie- Schwach"-Warnung für einen Benutzer wird selbstverständlich in vielen batteriebetriebenen Vorrichtungen durchgeführt. Das übliche Verfahren besteht darin, die Batteriespannung in regelmäßigen Intervallen zu messen, um die Restenergiekapazität zu schätzen und an den Benutzer eine Warnung auszugeben, wenn die Kapazität oder Spannung unter einen Schwellenwert fällt. Der Schwellenwert wird so gewählt, daß eine ausreichende Warnung zum Austauschen der Batterien ausgegeben wird, bevor die Spannung auf einen Pegel fällt, bei dem der Betrieb der Vorrichtung nicht mehr korrekt aufrechterhalten werden kann. Die Genauigkeit der Messung bestimmt, wie niedrig die Schwelle gesetzt werden kann, um einen ausreichenden Sicherheitsspielraum zu erhalten. Dies beeinflußt wiederum, wieviel Nutzlebensdauer der Batterien erreicht werden kann, bevor ein Batterie-Schwach-Zustand angezeigt wird. Die Restkapazität einer Batterie ist jedoch schwer genau zu ermitteln, da sie von vielen Faktoren abhängt. Die Batteriespannung hängt vom Laststrom und der Umgebungstemperatur sowie von der Restkapazität (die ihrerseits durch die bisherige Nutzung der Batterie beeinflußt wird) ab. Der Batteriehersteller kann normalerweise die Batterieeigenschaften in Form einer Lastkurve angeben, die die Batteriespannung bei einer gegebenen Last und Temperatur über der Restkapazität in Ampèrestunden skizziert. Unterschiedliche Typen von Batterien, wie z. B. Zink-, Alkali- und Lithium-Batterien, weisen unterschiedliche Lastkurven auf und werden in unterschiedlicher Weise durch die daran angeschlossenen Lasten beeinflußt, wobei einige mit geringen kontinuierlichen Lasten am besten arbeiten, während andere eine gute Leistung bei hohen Lasten, entweder kontinuierlich oder gepulst, liefern.
Um somit eine genaue Anzeige der Restbatteriekapazität zu erhalten, wäre es erforderlich, die Umgebungstemperatur und die Batteriespannung unter einer bekannten Last zu messen, wobei die gemessene Spannung anschließend mit den Herstellerdaten oder mit empirisch abgeleiteten Zahlen verglichen wird, um zu ermitteln, wann die Batterie-Schwach-Schwelle erreicht worden ist. Die Einrichtung zum Durchführen solcher Messungen und zur Durchführung der notwendigen Verarbeitung zum genauen Ermitteln der Restbatteriekapazität kann in vielen Vorrichtungen aus praktischen Gründen nicht vorgesehen werden. Daher verwenden viele Vorrichtungen einfach die gemessene Batteriespannung als Indikator der Restkapazität. Insbesondere mißt bei batteriebetriebenen Meßvorrichtungen des Standes der Technik die Vorrichtung lediglich die Batteriespannung in regelmäßigen Intervallen und vergleicht die gemessene Spannung mit einem Schwellenwert. Wenn die gemessene Spannung unterhalb des Schwellenwertes liegt, wird dem Verbraucher eine Batterie-Schwach-Warnung angezeigt, so daß der Verbraucher einen Wartungstechniker rufen kann, um die Batterie zu ersetzen.
JP-A-08 139 819 offenbart eine automatische Meldevorrichtung für die Übermittlung von Meßvorrichtungsuntersuchungsdaten eines Verbrauchsgutes an ein Informationszentrum. Die Meldevorrichtung umfaßt einen Detektor zum Überwachen der Nutzung der gemessenen Ware und eine batteriebetriebene Meldeeinheit zum Anzeigen der Nutzung des gemessenen Verbrauchsgutes. Ein Batterielebensdauer-Detektor ist ebenfalls vorgesehen für die Überwachung der Spannung der Batterie, um eine Anzeige ihrer Lebensdauer bereitzustellen, wobei die Batterielebensdauer zur Meldeeinheit gesendet wird für die Übermittlung zum Informationszentrum.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Meßsystem zum Messen der Lieferung eines Dienstes an einen Verbraucher geschaffen, das umfaßt:
eine Meßvorrichtung zum Messen des Dienstes;
wenigstens eine Batterie zum Versorgen der Meßvorrichtung;
ein Steuermittel zum Steuern der Meßvorrichtung und zum Aufzeichnen von Batterienutzungsdaten, wobei die Batterienutzungsdaten wenigstens Daten umfassen, die die Betriebszeit der Meßvorrichtung seit dem Einsetzen der Batterie angeben;
ein Datenausgabemittel zum Ausgeben der Batterienutzungsdaten vom Steuermittel; und
ein externes Datenverarbeitungsmittel zum Verarbeiten der Batterienutzungsdaten, die von dem Datenausgabemittel empfangen worden sind;
dadurch gekennzeichnet, daß das externe Datenverarbeitungsmittel die verbrauchte Kapazität der Batterie entsprechend der Betriebszeit und den im voraus gespeicherten und den Energieverbrauch der Meßvorrichtung im Bereitschaftsbetriebsmodus angebenden Daten schätzt.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeichnet daher das Steuermittel einfach die Batterienutzungsdaten auf, wobei diese für die Kommunikation zu einem externen Datenverarbeitungsmittel ausgegeben werden, welches die Daten verarbeiten kann, um zu ermitteln, ob die Batterie ausgetauscht werden sollte. Da die Verarbeitung zum Schätzen der Batteriekapazität außerhalb der Meßvorrichtung durchgeführt wird, sind Batteriemessungen und deren Verarbeitung durch die Meßvorrichtung nicht erforderlich, so daß der Betrieb vereinfacht werden kann. Ferner kann vom Datenverarbeitungsmittel eine aufwendigere Verarbeitung durchgeführt werden, als von der Meßvorrichtung praktikabel durchführbar wäre, was ermöglicht, genauere Schätzungen der Batteriekapazität zu erhalten und die Batterienutzungslebensdauer zu verlängern.
Das externe Datenverarbeitungsmittel kann eine zentrale Steuervorrichtung umfassen, wie z. B. einen Computer in einem Steuerzentrum des Dienstanbieters, der Benutzerkonto/Anlagenwartungs-Aufzeichnungen und dergleichen hält. Die Batterienutzungsdaten können dem Zentralcomputer auf verschiedene Weise übermittelt werden. Zum Beispiel enthält die Verbrauchermeßvorrichtung häufig eine Kartenschnittstelle, um dem Verbraucher zu ermöglichen, die Vorrichtung mit Kredit aufzuladen, was eine Bezahlung für den Dienst darstellt, indem eine Speicherkarte in die Kartenschnittstelleneinheit eingeführt wird. Der Verbraucher erwirbt ein Guthaben, indem er die Karte zu einer Verkaufsaußenstelle bringt, wo eine Bezahlung erfolgt und ein entsprechendes Guthaben auf die Speicherkarte geschrieben wird. In solchen Systemen können die Batterienutzungsdaten auf die Karte geschrieben werden, wenn der Verbraucher die Karte in die Meßvorrichtung einsetzt, um das erworbene Guthaben zu laden. Das nächste Mal, wenn die Karte zur Verkaufsaußenstelle gebracht wird, um ein weiteres Guthaben zu erwerben, können die Batterienutzungsdaten von der Karte mittels des Verkaufsstellengerätes gelesen werden und somit dem Dienstanbieter zur Verarbeitung übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Batterienutzungsdaten an eine tragbare Einheit ("hhu" = hand-held unit) ausgegeben werden, wie sie gewöhnlich von Wartungstechnikern verwendet wird, um sie mit der Steuerschaltung der Meßvorrichtung für Programmier/Diagnose/Datenübertragungs-Operationen und dergleichen zu verbinden. Die hhu selbst kann das externe Datenverarbeitungsmittel zur Verarbeitung der Batterienutzungsdaten bilden, um den Batteriezustand zu prüfen. Alternativ kann die hhu einfach die Batterienutzungsdaten vom Meßgerät sammeln, wobei diese von der hhu zum zentralen Steuercomputer heruntergeladen werden, wenn der Techniker von einem Wartungsbesuch zurückkehrt.
Wie oben angegeben worden ist, umfassen die Batterienutzungsdaten wenigstens die Betriebszeit der Vorrichtung seit dem Einsetzen der Batterie. Die Betriebszeit allein kann ausreichend sein, um der externen Verarbeitungsvorrichtung zu ermöglichen, eine ausreichend zuverlässige Anzeige der Restbatteriekapazität zu erhalten. Genauer, für einen Großteil der Betriebszeit befindet sich die Vorrichtung normalerweise in einem Bereitschafts-Betriebszustand, wobei der Bereitschaftsstrom ein bekannter, im wesentlichen stabiler Wert ist. Da der Bereitschaftsstrom im allgemeinen der dominante Faktor ist, kann eine Anzeige der Restkapazität erhalten werden, indem einfach der Energieverbrauch, z. B. in Amperestunden, aufgrund des Bereitschaftsstromes über die Betriebszeit von der Nennkapazität der neuen Batterie subtrahiert wird, wobei solche Faktoren wie z. B. der Batterieselbstentladestrom und dergleichen bei Bedarf berücksichtigt werden. Das externe Datenverarbeitungsmittel kann jedoch mit Daten programmiert werden, die das erwartete Betriebsmuster der Vorrichtung angeben, z. B. die typische Häufigkeit des Auftretens der jeweils verschiedenen Operationstypen, die von der Vorrichtung im Gebrauch ausgeführt werden, und die mittlere verbrauchte Energie bei der Ausführung der jeweiligen Operation. In Abhängigkeit von der Betriebszeit kann daher der erwartete Gesamtenergieverbrauch berechnet werden, um die Restbatteriekapazität genauer zu schätzen.
In bevorzugten Ausführungsformen enthalten die vom Steuermittel aufgezeichneten Batterienutzungsdaten zusätzlich zur Betriebszeit eine Aufzeichnung darüber, wie oft jede der mehreren Arten von Operationen von der Vorrichtung ausgeführt wird. Da die von einer Meßvorrichtung bei der Durchführung jeder Art von Operation verbrauchte Energiemenge im voraus in das externe Datenverarbeitungsmittel programmiert werden kann, kann das externe Datenverarbeitungsmittel anschließend den Gesamtenergieverbrauch ermitteln auf der Grundlage des bestimmten Betriebsmusters der Meßvorrichtung, das von den Batterienutzungsdaten angezeigt wird.
Es ist klar, daß die hier mit Bezug auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beschriebenen Merkmale als entsprechende Merkmale in einem Verfahren der Erfindung vorgesehen sein können, und umgekehrt. Genauer schafft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren, das in Anspruch 15 angegeben ist.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Gesamtskizze der Hauptelemente eines Gasmeßsystems ist, das die Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der Verbrauchermeßvorrichtung im System der Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild der CDT-Steuervorrichtung der Fig. 2 ist; und
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild der Meßsteuervorrichtung der Fig. 2 ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Meßvorrichtung 1 in den Räumlichkeiten des Verbrauchers ein Meßgerät 2 zum Messen der Gaslieferung an den Verbraucher und eine Steuereinheit 3 (im folgenden bezeichnet als Verbraucheranzeigeendgerät oder CDT). Das CDT 3 kann mit dem Meßgerät 2 über eine Kommunikationsverbindung 4 kommunizieren, die nach Bedarf eine drahtlose oder eine festverdrahtete Verbindung sein kann. Das CDT 3 steuert den Betrieb der Vorrichtung im allgemeinen, um z. B. die Lieferung von Gas zum Verbraucher in Abhängigkeit von einem verfügbaren Guthaben zu steuern. Sowohl das CDT 3 als auch das Meßgerät 2 können mit einer tragbaren Einheit (hhu) 5 kommunizieren, die von einem Wartungstechniker z. B. für die Programmierung, Datenwiedergewinnung und verschiedene andere Wartungsoperationen verwendet wird, wenn der Techniker die Räumlichkeiten des Verbrauchers besucht.
Dem Verbraucher wird eine Speicherkarte 7 zur Verfügung gestellt, wie z. B. eine Smart-Karte oder eine Magnetstreifenkarte, die periodisch verwendet wird, um ein Guthaben in die Meßvorrichtung 1 zu laden. Wenn der Verbraucher ein Guthaben erwerben möchte, bringt er die Karte 7 zu einem Verkaufsstellengerät (POS) 8, das an einem günstigen öffentlichen Ort angeordnet ist. Die Karte 7 wird in eine Kartenschnittstelle eines allgemein bekannten Typs eines POS-Gerätes 8 eingeführt, wobei die gewünschte Zahlung mit dem POS-Operator durchgeführt wird. Der Operator gibt diese Zahlung in das POS 8 ein, welches anschließend das erworbene Guthaben (z. B. als Geldwert oder als Verbrauchseinheiten, wie z. B. Kilowattstunden an Energie) auf die Karte 7 schreibt. Das POS 8 ist gemeinsam mit den anderen ähnlichen POS-Geräten, die im Energieversorgungsmeßsystem in Gebrauch sind, über eine Kommunikationsverbindung 9 mit einer zentralen Steuervorrichtung 10 des Systems verbunden. Die zentrale Steuervorrichtung 10 hält die Verbraucherkonten, Wartungsaufzeichnungen und dergleichen, die für ein Gesamtmanagement des Meßsystems erforderlich sind. Wenn somit die Verbraucherkarte 7 in das POS 8 für eine Kredittransaktion eingeführt wird, werden die auf der Karte 7 gespeicherten Zahlungsdaten und verschiedene andere Daten der zentralen Steuervorrichtung 10 übermittelt, um die zentralen Aufzeichnungen zu aktualisieren.
Fig. 2 zeigt die Verbrauchermeßvorrichtung 1 genauer. Das Meßgerät 2 umfaßt eine mechanische Basismeßeinheit (MMU) 12, die die Gaslieferung G mißt und ein Abschaltventil 13 enthält, das selektiv angesteuert werden kann, um die Gaslieferung an den Verbraucher abzuschalten. Das Meßgerät 1 enthält ferner eine Meßgerätsteuervorrichtung 14, die die Ausgangsimpulse (die den Verbrauch eines festen Gasvolumens anzeigen) von der MMU 12 empfängt. Die Meßgerätesteuervorrichtung 14 hält eine Aufzeichnung der Meßwerte in einem internen Speicher und steuert die Operation des Abschaltventils 13 in der MMU 12. Die Meßgerätesteuervorrichtung 14 ist ferner mit einem hhu-Anschluß 15 verbunden, z. B. einem optischen Anschluß eines allgemein bekannten Typs, mit dem die hhu 5 vom Wartungstechniker verbunden wird, um einen Datenaustausch mit der Meßgerätesteuervorrichtung 14 zu ermöglichen. Die für den Betrieb der verschiedenen Elemente des Meßgerätes 2 benötigte Energie wird von einer (nicht gezeigten) Batterie geliefert, z. B. einer einzelnen Lithiumbatterie.
Das CDT 3 enthält eine Kartenschnittstelleneinheit 17 eines bekannten Typs für die Übertragung von Daten mit der Verbraucherkarte 7, wenn die Karte in einen (nicht gezeigten) Schlitz der Einheit eingeführt wird. Das CDT 3 enthält ferner eine Anzeige und eine Tastatur, die schematisch bei 18 gezeigt sind. Die Anzeige wird für die Anzeige von Nachrichten, Anweisungen und dergleichen für den Verbraucher verwendet, wobei die Tastatur für die Eingabe verschiedener Daten, Steuereingaben und dergleichen verwendet werden kann, die für den Betrieb des Systems erforderlich sein können. Eine CDT-Steuervorrichtung 19 steuert den Betrieb der Kartenschnittstelle 17 und der Anzeige/Tastatur 18 und ist ferner mit einem hhu-Anschluß 20 für die Verbindung mit der hhu 5 verbunden, wie oben beschrieben worden ist. Das CDT 3 ist im allgemeinen entfernt vom Meßgerät 2 an einem Punkt mit bequemerem Zugang in den Räumlichkeiten des Verbrauchers angeordnet. Das CDT 3 wird wiederum von einer (nicht gezeigten) Batterie versorgt, wie z. B. einer einzelnen Lithiumbatterie.
Im Betrieb der Meßvorrichtung 1 überwacht die CDT-Steuervorrichtung 19 den Verbrauch von Gas in bezug auf das verfügbare Guthaben, wobei der Zustand des Ventils 13 dementsprechend gesteuert wird. Die CDT-Steuervorrichtung 19 hält eine Aufzeichnung des eingegebenen Guthabens und fragt periodisch die Meßgerätesteuervorrichtung 14 ab durch Senden eines Abfragesignals über die Kommunikationsverbindung 4. Die Meßgerätesteuervorrichtung 14 antwortet auf diese Anfrage durch Senden des aktuellen Meßwertes (und von Zustandsdaten, die irgendwelche Fehler- oder Alarmbedingungen aufgrund einer Manipulation anzeigen). Aus dem aktuellen Meßwert ermittelt die CDT-Steuervorrichtung 19 die Verbrauchsmenge seit der letzten Abfrage und aktualisiert dementsprechend das verfügbare Guthaben. Die CDT-Steuervorrichtung 19 berechnet anschließend das dem Verbraucher bewilligte Gasverbrauchsvolumen auf der Grundlage des verfügbaren Guthabens und des anwendbaren Tarifes, der in einem internen Speicher der Steuervorrichtung 19 gespeichert ist. Die CDT-Steuervorrichtung 19 berechnet anschließend den Meßwert, bei dem der bewilligte Verbrauch erreicht wird, und sendet diesen Grenzmeßwert zur Meßgerätesteuervorrichtung 14. Die Meßgerätesteuervorrichtung 14 schließt anschließend das Ventil 13, wenn der Grenzmeßwert erreicht ist, sofern nicht ein neuer höherer Grenzmeßwert später von der CDT-Steuervorrichtung 19 gesendet wird. Das Ventil 13 bleibt geschlossen, bis die CDT-Steuervorrichtung 19 einen neuen Grenzmeßwert sendet, nachdem ein weiteres Guthaben vom Verbraucher eingegeben worden ist.
Wenn die Verbraucherkarte 7 in das CDT 3 eingeführt wird, wird das erworbene Guthaben in die CDT-Steuervorrichtung geladen, wie oben beschrieben worden ist, wobei jedoch die CDT-Steuervorrichtung 19 ferner verschiedene Daten auf die Karte 7 schreibt. Diese Daten werden vom POS 8 gelesen und somit der zentralen Steuervorrichtung 10 übermittelt, wenn die Karte das nächste Mal dem POS präsentiert wird, um ein neues Guthaben zu erwerben. Die auf die Karte 7 geschriebenen Daten können z. B. aktuelle Meßwerte und Statusdaten umfassen. In dieser Ausführungsform schreibt jedoch die CDT-Steuervorrichtung 19 auch Batterienutzungsdaten auf die Karte 7, wie im folgenden genauer beschrieben wird.
Als Teil der Wartung der Vorrichtung 1 ist es erforderlich, zu ermitteln, wann die Batterien im Meßgerät 2 und im CDT 3 zur Neige gehen, so daß diese von einem Wartungstechniker ersetzt werden können. Zu diesem Zweck zeichnen die CDT-Steuervorrichtung 19 und die Meßgerätesteuervorrichtung 14 jeweils Batterienutzungsdaten bezüglich ihrer jeweiligen Batterien auf. In dieser Ausführungsform hält jede Steuervorrichtung 14, 19 einen Zählerwert der Anzahl der Tage, die seit dem Einsetzen der Batterie verstrichen sind, und ferner einen Zählerwert der Anzahl der Ausführungen der verschiedenen Operationstypen. Fig. 3 zeigt die Hauptelemente der CDT-Steuervorrichtung 19 genauer. Wie gezeigt ist, umfaßt die Steuervorrichtung 19 einen Steuerprozessor 22, der mit den Elementen 17, 18 und 20 der Fig. 2 und ferner mit einer Verbindungsschnittstelle 23 verbunden ist, die Daten über die Verbindung 4 zum Meßgerät 2 sendet und Daten von diesem empfängt. Der Prozessor 22 ist ferner mit einer Echtzeituhr (RTC) 24 verbunden, um den Verlauf der Zeit überwachen zu können. Gemäß der RTC 24 inkrementiert der Prozessor 22 einen Tagzählerwert 25, um einen Zählerwert der Anzahl der Tage zu halten, die seit dem Einsetzen der CDT- Batterie durch den Wartungstechniker verstrichen sind. Der Tagzähler 25 wird vom Prozessor 22 zurückgesetzt, wenn eine neue Batterie eingesetzt wird, in Reaktion auf eine Steuereingabe, die entweder von der hhu 5 oder über die Tastatur 18 eingegeben wird. Der Prozessor 22 hält ferner verschiedene Operationszähler, die schematisch bei 26 dargestellt sind. Diese Zähler zeigen die Anzahl der Ausführungen jeweils verschiedener spezifischer Operationen durch die CDT-Steuervorrichtung an. In dieser Ausführungsform werden vier Operationszähler 26 vom Prozessor 22 für die folgenden Operationen gehalten:
- Kommunikation zwischen CDT und Meßgerät
- Kundenkarteneinführungen
- Anzeigeaktivierungen
- Kontoberechnungen
Jedesmal, wenn eine der obenerwähnten Operationen durchgeführt wird, inkrementiert somit die CDT-Steuervorrichtung 19 den entsprechenden Operationszähler 26. Die Operationszähler 26 werden wiederum vom Wartungstechniker zurückgesetzt, wenn die CDT-Batterie ersetzt wird.
Fig. 4 zeigt die ähnliche Struktur der Meßgerätesteuervorrichtung 14 in dieser Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 14 umfaßt einen Steuerprozessor 28, der mit dem hhu-Anschluß 15 und der MMU 12 und mit einer Verbindungsschnittstelle 29 für die Übertragung von Daten zu und von der Verbindung 4 verbunden ist. Der Prozessor 28 ist ferner mit einer RTC 32 versehen und hält einen Tagzähler 30 und verschiedene Operationszähler, die schematisch bei 31 dargestellt sind. Der Tagzähler 30 zeigt die Anzahl der Tage seit dem Einsetzen der Meßgerätebatterie an, in der gleichen Weise wie der CDT-Tagzähler 25. In dieser Ausführungsform gibt es drei Operationszähler 31 für die folgenden Operationen:
- Gasimpulserfassung und Meßwertaktualisierung
- Öffnen/Schließen des Gasventils 13
- Kommunikation zwischen Meßgerätesteuervorrichtung und CDT
Somit inkrementiert der Prozessor 29 jedesmal dann den entsprechenden Operationszähler, wenn eine der obenerwähnten Operationen von der Meßgerätesteuervorrichtung 14 ausgeführt wird. Die Zähler 30, 31 werden vom Wartungstechniker mittels einer über die hhu 5 eingegebenen Steuereingabe zurückgesetzt, wenn die Meßgerätebatterie ersetzt wird.
Die verschiedenen Zähler 25, 26, 30 und 31 werden vorzugsweise in einem nichtflüchtigen Speicher gehalten, der den Prozessoren 22 und 28 zugeordnet ist. Die Operationszähler können jedesmal aktualisiert werden, wenn die verschiedenen Operationen ausgeführt werden. Um jedoch die Anzahl der Schreibvorgänge in die nichtflüchtigen Speicher zu reduzieren, können die Prozessoren 22, 28 vorübergehende tägliche Aufzeichnungen in internen RAMs halten und die Hauptzähler im nichtflüchtigen Speicher aktualisieren, wenn die Tagzähler 25, 30 aktualisiert werden.
Für ein Gesamtmanagement von Batterieersetzungen werden jedesmal dann, wenn die Verbraucherkarte 7 in das CDT 3 eingesetzt wird, die aktuellen Batterienutzungsdaten von der CDT-Steuervorrichtung 19 auf die Karte 7 geschrieben. Genauer greift der CDT-Prozessor 22 auf die Zähler 25, 26 zu und schreibt (nachdem er etwaige tägliche Operationszählwerte, die im RAM gespeichert sind, zu den Operationszählerwerten addiert hat) diese Werte als CDT-Batterienutzungsdaten auf die Karte 7. Der CDT-Prozessor 22 fragt ferner die Meßgerätesteuervorrichtung 14 nach aktuellen Meßgerätebatterienutzungsdaten ab, wobei der Meßgeräteprozessor 28 in ähnlicher Weise die verschiedenen Zählerwerte wiedergewinnt und diese zum CDT-Prozessor 22 sendet. Der CDT- Prozessor 22 schreibt anschließend diese Werte als Meßgerätebatterienutzungsdaten auf die Karte 7. Das nächste Mal, wenn die Karte 7 dem POS 8 präsentiert wird, liest das POS die Batterienutzungsdaten und sendet diese zur zentralen Steuervorrichtung 10.
Die gesamte Verarbeitung, die zum Ermitteln der Restbatteriekapazität für die Meßgeräte- und CDT-Batterien erforderlich ist, und somit der Frage, ob diese Batterien ausgetauscht werden sollten, wird von der zentralen Steuervorrichtung 12 durchgeführt. Diese Verarbeitung kann sehr viel aufwendiger sein, als sie praktisch in der Meßvorrichtung selbst durchgeführt werden könnte, und kann mit Bezug nicht nur auf die Herstellerdaten, sondern auch mit Bezug auf statistische Daten durchgeführt werden, die aus empirischen Messungen verschiedener Aspekte des Betriebs der CDTs 3 und der Meßgeräte 2 abgeleitet werden. Statistiken auf der Grundlage empirischer Messungen von Batterien, die im System verwendet werden, können ebenfalls genutzt werden.
In diesem Beispiel ist die zentrale Steuervorrichtung 10 mit Energieverbrauchswerten für jede der Operationen programmiert, die von den Operationszählern 26, 31 gezählt werden, und verwendet diese zusammen mit den Batteriedaten und den Tagzählerwerten, um die Restbatteriekapazität zu schätzen. Genauer ist in diesem Beispiel die Steuervorrichtung 10 im voraus mit folgenden Daten programmiert (wobei diese Werte lediglich beispielhaft angegeben sind):
- Nennkapazität einer neuen Batterie 18000 mAh
- Batterieselbstentladungsstrom 3% der Nennkapazität pro Jahr
- CDT-Bereitschaftsstrom 0,1 mA
- Meßgerätebereitschaftsstrom 0,1 mA
zusammen mit den folgenden Daten, die den Energieverbrauch der verschiedenen Operationen anzeigen:
Um die von der Steuervorrichtung 10 für die CDT-Batterie durchgeführte Berechnung zu erläutern, sei angenommen, daß der Tagzähler 625 Tage anzeigt und die Operationszähler 80 Karteneinführungen, 6000 CDT-Meßgerät-Kommunikationsvorgänge, 1800 Anzeigeaktivierungen und 800 Kontoberechnungen anzeigen. Die verbrauchte Batteriekapazität kann dann wie folgt berechnet werden:
Bereitschaftsstromverbrauch = 625·24·0,1 = 1500 mAh
Selbstentladung = 3%·625/365·18000 = 924,7 mAh
Karteneinführungen = 80·30·5/3600 = 3,3 mAh
Kommunikationsvorgänge = 6000·30·1/3600 = 50 mAh
Anzeigeaktivierungen = 18000·5·1/60 = 150 mAh
Kontoberechnungen = 800·10·1/3600 = 2,2 mAh
SUMME = 2630,2 mAh
Die Restbatteriekapazität beträgt somit 18000 - 2630,2 = 15369,8 mAh.
Die zentrale Steuervorrichtung 10 vergleicht diesen Wert mit einem Schwellenwert, der auf der Grundlage der Batterielastkurve und anderer empirischer Daten (wie z. B. dem erwarteten täglichen Energieverbrauch für eine typische Meßvorrichtung) gesetzt worden ist, um zu ermitteln, ob die CDT-Batterie auszutauschen ist. Der Schwellenwert sollte eine ausreichende Zeit zum Arrangieren eines Besuches eines Wartungstechnikers erlauben, mit einem ausreichenden Sicherheitsspielraum, um die Möglichkeit eines Fehlers zuzulassen. Wenn die Restbatteriekapazität unter dem Schwellenwert liegt, erzeugt die zentrale Steuervorrichtung 10 eine Anzeige für einen Operator, daß die Batterie ausgetauscht werden muß. Dies kann bewerkstelligt werden durch eine automatische Erzeugung der Wartungstechniker-Arbeitspläne, wobei in diesem Fall ein geeigneter Eintrag für den Austausch der CDT-Batterie in den Räumlichkeiten des betreffenden Verbrauchers vorgenommen wird.
Es ist klar, daß die Meßgerätebatteriekapazität in ähnlicher Weise wie oben berechnet werden kann auf der Grundlage der in der zentralen Steuervorrichtung 10 gespeicherten Daten. Das obige Beispiel erläutert ferner die Tatsache, daß die Hauptlast für die Batterie der Bereitschaftsstrom ist, da für einen Großteil der Zeit das CDT 3 und in ähnlicher Weise das Meßgerät 2 sich im Bereitschaftsmodus befinden. In einigen Ausführungsformen können daher das CDT 3 und das Meßgerät 2 einfach die Tagzähler 25, 30 enthalten, wobei dies der zentralen Steuervorrichtung 10 ermöglicht, eine hinreichende Schätzung der Restbatteriekapazität auf der Grundlage der bekannten Bereitschaftsströme und der Batterieeigenschaften abzuleiten. In solchen Ausführungsformen kann jedoch die zentrale Steuervorrichtung im voraus mit der erwarteten Energieverbrauchsrate aufgrund verschiedener anderer Operationen programmiert sein. Dies kann aus einer statistischen Analyse der Messungen von Betriebsmustern der Meßvorrichtung im System abgeleitet werden, um ein typisches Verwendungsmuster zu ermitteln. Dieser erwartete Verbrauch kann anschließend bei der Verarbeitungsoperation berücksichtigt werden, selbst wenn die Meßvorrichtung selbst nur Tagzählerwerte aufzeichnet.
Wie für Fachleute offensichtlich ist, können verschiedene Algorithmen verwendet werden für die Berechnung der Restbatteriekapazität und das Setzen des Schwellenwertes, in Abhängigkeit von den bestimmen Eigenschaften der betreffenden Batterie und den Daten, die vom Hersteller geliefert werden und/oder aus empirischen Messungen abgeleitet werden. Ferner ist klar, daß andere empirische Daten als die obenerwähnten verwendet werden können, falls gewünscht. Zum Beispiel können die statistischen Daten, die in der zentralen Steuervorrichtung 10 gespeichert sind, weiter verbessert werden, indem regelmäßig Proben von Batterien aus Meßvorrichtungen im Gebrauch genommen werden und die Restkapazität genau gemessen wird. Durch Korrelation der Ergebnisse mit der Anzahl der Operationen, die von den Operationszählern in der Vorrichtung aufgezeichnet worden sind, ist es möglich, die beim Verarbeitungsalgorithmus verwendeten Werte für unterschiedliche Operationstypen fein abzustimmen.
Wenn in den obenbeschriebenen Ausführungsformen der Wartungstechniker die Räumlichkeiten des Verbrauchers besucht, kann die hhu 5 verwendet werden, um die aktuellen Zählerwerte vom Meßgerät und dem CDT wiederzugewinnen für die Übermittlung zur zentralen Steuervorrichtung 10. Alternativ kann die hhu 5 mit den gleichen Daten und Verarbeitungsalgorithmen programmiert sein wie die zentrale Steuervorrichtung 10, um dem Techniker zu ermöglichen, vor Ort zu ermitteln, ob eine der beiden Batterien ausgetauscht werden muß.
Es ist klar, daß das Vorangehende ein effizientes System für die Überwachung der Batteriekapazität und das Management des Batterieaustauschs im Meßsystem schafft. Die Meßvorrichtung selbst muß nur einfache Zähler enthalten, wie oben beschrieben worden ist, wobei die Analyse oder die Verarbeitung der Daten extern durchgeführt wird, was bei Bedarf die Durchführung aufwendiger Verarbeitungsoperationen erlaubt, um die Nutzungslebensdauer der Batterie zu erhöhen. Ferner kann das Gesamtmanagement des Batterieaustauschs ohne Beteiligung des Verbrauchers durchgeführt werden.
Selbstverständlich ist klar, daß, obwohl oben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Meßsystem (1, 2, 3, 5, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20) zum Messen der Lieferung eines Dienstes (G) an einen Verbraucher, das umfaßt:

eine Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13) zum Messen des Dienstes (G);

wenigstens eine Batterie zum Versorgen der Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13);

ein Steuermittel (14, 19) zum Steuern der Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13) und zum Aufzeichnen von Batterienutzungsdaten, wobei die Batterienutzungsdaten Daten umfassen, die die Betriebszeit der Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13) seit dem Einsetzen der Batterie angeben;

ein Datenausgabemittel (15, 17, 20) zum Ausgeben der Batterienutzungsdaten vom Steuermittel (14, 19); und

ein externes Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) zum Verarbeiten der Batterienutzungsdaten, die von dem Datenausgabemittel (15, 17, 20) empfangen worden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) die verbrauchte Batteriekapazität entsprechend der Betriebszeit und den im voraus gespeicherten und den Energieverbrauch der Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13) im Bereitschaftsbetriebsmodus angebenden Daten schätzt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Batterienutzungsdaten Daten umfassen, die die Anzahl der Ausführungen einer Operation des Systems im Gebrauch anzeigen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die im voraus gespeicherten Daten erwartete Energieverbrauchsraten bezüglich mehrerer vom System im Gebrauch durchgeführter Operationstypen umfassen.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) die verbrauchte Batteriekapazität entsprechend den Batterienutzungsdaten und den im voraus gespeicherten Daten schätzt.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Meßvorrichtung (1, 2, 12, 13) ein Meßgerät (2, 12, 13), das von einer ersten Batterie versorgt wird, und eine Steuereinheit (3), die von einer zweiten Batterie versorgt wird, umfaßt, wobei das Steuermittel (14, 19) so konfiguriert ist, daß es Batterienutzungsdaten jeweils für die erste und die zweite Batterie aufzeichnet.

6. System nach Anspruch 5, bei dem das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) die Batterienutzungsdaten für jeweils die erste und die zweite Batterie verarbeitet, um zu ermitteln, ob die Batterie ausgetauscht werden soll.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) eine zentrale Steuervorrichtung (10) des Systems umfaßt.

8. System nach Anspruch 7, bei dem das Datenausgabemittel (15, 17, 20) eine Kartenschnittstelle (17) umfaßt, die so beschaffen ist, daß sie die Batterienutzungsdaten in eine Speicherkarte (7) schreibt, um sie während einer Krediterwerbungsoperation, bei der die Karte (7) von einem Kartenleser (8) gelesen wird, an die zentrale Steuervorrichtung (10) zu übermitteln.

9. System nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Datenausgabemittel (15, 17, 20) wenigstens einen Kommunikationsanschluß (15, 20) für die Übermittlung der Batterienutzungsdaten an eine tragbare Einheit (5), die so betrieben werden kann, daß sie die Daten an das externe Datenverarbeitungsmittel übermittelt, umfaßt.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10) eine tragbare Einheit (5) umfaßt, wobei das Datenausgabemittel (15, 17, 20) wenigstens einen Kommunikationsanschluß (15, 20) für die Übermittlung der Batterienutzungsdaten zur tragbaren Einheit (5) umfaßt.

11. Verwendung eines Meßsystems nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der

die Batterienutzungsdaten aufgezeichnet werden;

die Batterienutzungsdaten an das externe Datenverarbeitungsmittel (5, 8, 10); übermittelt werden; und

die Batterienutzungsdaten im externen Datenverarbeitungsmittel verarbeitet werden, um zu ermitteln, ob die Batterie ausgetauscht werden muß.