包括耗量计以及独立的传感器的配置组件和用于运行所述配置组件的方法

摘要

本发明涉及一种配置组件，包括：至少一个耗量计(V)，用于流量检测；以及至少一个独立的传感器(S)，用于检测除了所述流量之外的其它测量参量，其中，所述耗量计(V)包括测量值指示器(W)，计算单元，以及通信装置(KV)，并且所述传感器(S)包括传感器单元(E)，计算单元，以及通信装置(KS)，其特征在于，所述耗量计(V)具有用于通过无线电与所述独立的传感器(S)通信的接口，并且所述耗量计(V)具有用于发送从所述独立的传感器(S)接收的数据的接口。此外，本发明还涉及一种用于流量检测的耗量计(V)，其特征在于被描述为根据权利要求1至11中至少一项所述的配置组件的部件的耗量计(V)。此外，本发明还涉及一种用于运行配置组件的方法，所述配置组件包括至少一个耗量计(V)以及至少一个独立的传感器(S)，其特征在于根据权利要求1至11中至少任一项所述的配置组件，其中，耗量计(V)和/或所述独立的模块(M)与所述独立的传感器(S)通信，并且耗量计(V)和/或所述独立的模块(M)转发从所述独立的传感器(S)接收的数据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的包括耗量计以及独立的传感器的配置组件。此外，本发明还涉及一种根据权利要求12所述的耗量计以及一种根据权利要求13所述的用于运行所述配置组件的方法。

背景技术

所述类型的耗量计被设计成使得该耗量计具有所有对其运行来说必要的组件。因此，读取单元也安装在耗量计中，以便能够在耗量计处读取计数器读数。为此，设有读取单元的机械或数字的实施方案。为了检测计数器读数，在常规的耗量计中该计数器读数由人在每个耗量计上读取并且然后记录或手动输入到数据采集仪器中。在电子耗量计中，有时存在借助红外接口进行光学数据传输的可能性。此外，已知通过无线电(例如通过移动无线电系统)传输计数器读数的耗量计。

测量单元诸如传感器、耗量测量器或者说耗量计、或者智能家居控制器的组件等的数据传输在日常使用中变得日益重要。测量单元的重要的应用领域是使用智能耗量计，所谓的智能仪表。这些智能耗量计通常是接入到供应网络中的耗量计，例如用于能量、电流、气体或水的耗量计，这些耗量计向各自的连接用户显示实际的消耗并且利用通信网络将消耗数据传输给供应商。智能耗量计具有的优点是，可以省去计数器读数的手动读取并且可以由供应商根据实际消耗进行更短时间的计算。通过更短时间的读取间隔又可以使最终客户费率更精确地耦联到交易所电价的发展上。也能够明显更好地利用供应网络。

所述类型的消耗数据采集仪器或耗量计通常以数据包或数据电报的形式通过无线电将所出现的测量数据例如在SRD(短距离设备)或ISM(工业、科学、医学)频率范围中传输给上级数据收集器(例如供应商的集中器、网络节点或控制中心)。数据电报通常由多个数据包构成。SRD或ISM频率范围具有的优点是，这些频率范围是无需许可证的，并且对于使用而言仅需要频率管理的一般许可。然而存在的问题是，由于为不同的技术设备、例如车库门控制配置组件、婴儿电话、警报配置组件、WLAN、蓝牙、烟雾报警器等使用这种频率范围的频度，常常会出现干扰。

具有用于无线数据传输的无线发射器的电子消耗数据采集仪器通常用于步入式读取、走过式读取、驶过式读取或飞过式读数。为此，借助于移动无线电接收器由客户服务人员从车辆(驶过式)在驶过时或者步行(走过式)在走过时读取采集仪器，而不必进入待读取的建筑物。在智能耗量计的情况下，一方面，由于智能耗量计通常是电池控制的并且应该具有尽可能长的维护间隔，所以能量消耗是至关重要的，另一方面，操作安全性是至关重要的。在上述读取方法中，经常在整年发送无线电报，该无线电报为了省电是非常短的，从而能够在较长的时间段内进行频繁的发送。

最接近的现有技术

在WO 2015/192174 A1中公开了一种仪器，所述仪器将个人控制器与智能计数器连接，以及公开了一种具有无线通信模块的家用电器，所述无线通信模块设计为，与个人控制器选择性地通过对等通信协议或非对等通信协议进行通信。仪器还包括通信模块，以便与智能计数器和家用电器通信。

DE 10 2014 102 007 B4描述了一种用于将数据从终端仪器借助经由数据收集器的传递来传输至中央计算装置的方法，其中，数据收集器由所接收的终端仪器数据或状态数据组成消息数据组并且将该消息数据组向中央计算装置发送，该中央计算装置准备好这些消息数据组以供调用。

发明内容

本发明的任务

本发明的任务在于，提供一种新型的配置组件以及一种新型的方法，通过该配置组件和该方法能够实现在耗量计运行时的改善的经济性和灵活性。

任务的解决方案

上述任务通过根据权利要求1的配置组件、根据权利要求12的耗量计以及根据权利要求13的方法来解决。在从属权利要求中要求保护本发明的适宜的设计方案。

根据本发明提供一种配置组件，该配置组件包括用于流量检测的至少一个耗量计以及用于检测除流量外的其它测量参量的至少一个独立的传感器，其中，所述耗量计包括测量值指示器、计算单元以及通信装置，并且所述传感器包括传感器单元、计算单元以及通信装置，其中，特征在于，所述耗量计具有用于通过无线电与所述独立的传感器进行通信的接口，并且所述耗量计具有用于发送从所述独立的传感器接收的数据的接口。

有利地存在这样的可能性，即，能够通过外部的独立的传感器来扩展所述耗量计。所述独立的传感器在此采集通常不由耗量计记录的测量参量。由此还得到了以后扩展耗量计的测量范围或功能范围的可能性。因此，根据需要，可以将独立的传感器添加到该配置组件中或者可以更换已经安装的传感器。因此，耗量计可以承担用于该独立的传感器的网关的功能。

另一个优点可以在于传感器的形状因数。因此，所述独立的传感器可以比耗量计的尺寸更小。由此可以实现这样的可能性，即，所述独立的传感器可以安装在对于耗量计来说空间太小的位置上。所述独立的传感器可以适宜地具有自身的能量供应部，由此，该独立的传感器与耗量计或另外的能量源无关。适宜地，耗量计和/或所述独立的传感器可以能量自给自足地进行设计。特别适宜的可以是，所述独立的传感器的能量供应与耗量计的能量供应无关。

特别适宜的是，该配置组件包括外部的独立的模块、优选数据收集器，所述独立的模块具有壳体以及通信装置。所述独立的模块例如可以承担数据收集器的功能。因此，所述独立的模块可以接收数据、暂存该数据和转发该数据。所述独立的模块也可以用作独立的传感器的传感器数据的网关。同样，所述独立的模块可以是用于耗量计的数据、尤其是消耗数据的网关。

适宜地，耗量计和/或所述独立的传感器可分别包括自身的壳体。所述独立的传感器可以适宜地处于与耗量计分开的位置上，从而这两个单元分别具有自身的壳体。因此，所述独立的传感器可以安装在管路的一个位置上，并且耗量计可以安装在管路的另一位置上，从而将耗量计与独立的传感器在位置上分开。

适宜地，独立的传感器数据、尤其传感器数据可以发送到耗量计和/或所述独立的模块上。只要数据、尤其是传感器数据由所述独立的传感器发送给耗量计，耗量计就可以在转发之前例如暂存该传感器数据。此外，存在的可能性是，在耗量计中进行传感器数据的预先评估。由此可以实现的可能性是，提前对例如在管路上即将发生的故障或损坏做出反应。

有利地，耗量计的通信装置和/或所述独立的传感器的通信装置和/或所述独立的模块的通信装置可以具有本地通信接口，该本地通信接口被设计用于通过本地的通信路径进行通信。只要耗量计和/或所述独立的传感器和/或所述独立的模块的通信装置优选具有相同的本地的通信路径，那么就存在参与者之间数据传输的可能性。因此，外部的通信模块，例如外部的独立的传感器或外部的独立的模块，可以以简单的方式一起接入到该配置组件中。这使得在设计整个配置组件时能够实现简单的和事后的扩展性以及提高的灵活性。

特别有利的是，本地的通信路径基于物联网(IoT)通信标准。适宜地，本地的通信路径可以基于IoT通信标准，以便例如能够简单地连接被设计为节能的独立的传感器。独立的传感器、尤其是为IoT设计的独立的传感器可以有利地仅需要小的带宽用于通信。此外，这种传感器可以具有唤醒功能，从而从静止状态出发的快速响应特性是可能的。可能的IoT通信协议例如是THREAD、蓝牙低功耗、Zigbee以及Z-Wave。

存在的可能性是，本地的通信路径基于IEEE 802.15.4通信标准。标准IEEE802.15.4描述了用于无线个人局域网(WPAN)的传输协议。该标准定义了OSI模型(开放系统互连模型)的两个最低层，即比特传输层和MAC层。具有路由功能和应用接口的较高协议层通过用于无线电网络的其它标准、例如ZigBee来实现。IEEE 802.15.4标准例如还由6LoWPAN(低功耗无线个人局域网上的IPv6)使用。6LoWPAN是THREAD所使用的用于无线电数据传输的通信协议。THREAD是用于IoT产品的基于IPv6的省电网络技术。THREAD被设计用于网状网络(Mesh networking)。THREAD还可以利用AES加密进行IP寻址。只要本地的通信路径基于IEEE 802.15.4通信标准，就得到的优点是，可以实现多个不同的无线电网络，这些无线电网络尤其是适合于IoT应用。

存在的可能性是，本地的通信路径基于蓝牙低功耗(BLE)通信标准。蓝牙低功耗(BLE)通信标准是一种无线电技术，利用该无线电技术可以在约10米的环境中将仪器联网。BLE与蓝牙的区别在于显著更低的电耗和更低的成本。BLE在2.4GHz的ISM频带中运行并且还适用于IoT应用。

特别适宜的是，耗量计的通信装置和/或所述独立的模块的通信装置具有第三通信接口，该第三通信接口设置成通过第三通信路径与中央站点进行通信。对于第三通信路径，可以适宜地采用低功率广域网(LPWAN)。LPWAN描述了一类网络协议，用于将低功率仪器与网络服务器连接。低功率仪器可以例如是耗量计和传感器。由于低功率仪器的连接可能性，LPWAN还适合于IoT应用。网络服务器例如可以处于中央站点中。LPWAN的实例是LoRa联盟的LoRaWAN或LoRa、Sigfox或Silver Spring Networks的Silver Spring。这些第三通信路径可以设置为与中央站点进行通信。中央站点例如可以是网络运营商或能量供应商。

适宜地，第三通信路径可以具有与本地的通信路径相比更高的无线电工作范围。有利地，耗量计能够通过本地的通信路径以及通过第三通信路径传输数据和接收数据。因此得到的优点是，耗量计既可以通过本地的通信路径与外部的独立的传感器通信，也可以在较大的距离上借助第三通信路径与中央站点如网络运营商或能量供应商通信。外部的独立的模块有利地也与耗量计一样能够通过本地的通信路径以及第三通信路径传输数据和接收数据。因此，耗量计以及所述独立的模块可以将所述独立的传感器的传感器数据转发给中央站点。此外，通过本地的通信路径可以实现耗量计与独立的模块之间的通信。

有利地，在多个独立的传感器的情况下，每个独立的传感器可以具有单独的标识，从而每个独立的传感器可以单独寻址。由此得到的优点是，多个传感器可以以简单的方式接入到该配置组件中。此外，可以同时使用不同类型的传感器，这些传感器将其传感器数据例如传递给耗量计。独立的传感器的可能类型例如是压力传感器(例如用于水压)以及质量传感器(例如用于水质的传感器)。为了确定水质，例如测量水中的氯含量。此外，传感器可以用于探测微泄漏，以便例如能够识别管路上的损坏。在多个独立的传感器的情况下，例如存在的可能性是，传感器的一部件将其传感器数据发送到耗量计上，并且另一部件将传感器数据直接发送到外部的独立的模块上。

此外，本发明还要求保护一种用于流量检测的耗量计，其特征在于被描述为根据前述权利要求中至少一项所述的配置组件的部件的耗量计。因此，有利地存在的可能性是，以后为耗量计配备另外的外部的独立的传感器，这些独立的传感器在安装耗量计时还不存在。

此外，本发明还要求保护一种用于运行配置组件的方法，该配置组件包括至少一个耗量计以及至少一个独立的传感器，其中，所述配置组件的特征在于权利要求1至11中至少任一项，其中，耗量计和/或所述独立的模块与所述独立的传感器进行通信，并且耗量计和/或所述独立的模块转发从独立的传感器接收的数据。因此存在的可能性是，只在耗量计和独立的传感器之间进行通信，其中，耗量计转发从所述传感器接收的数据。备选地或附加地，例如所述独立的模块可以与所述独立的传感器进行通信并且转发从传感器接收的数据。耗量计和/或所述独立的传感器可以适宜地能量自给自足地设计。有利地，该方法对耗量计的或所述独立的传感器的能量需求没有提出附加的要求。

适宜地，耗量计可以将由独立的传感器接收的数据转发到中央站点和/或独立的模块上。存在如下不同可能性：耗量计将由独立的传感器接收的数据转发。耗量计例如可以将传感器数据直接传递到中央站点和/或独立的模块上。此外，存在的可能性是，例如暂存传感器数据，直至达到一定的数据量或者直至特定的时间点。此外，在耗量计的传输目的地的方面，可以在中央站点或独立的模块之间进行选择。只要将数据从耗量计发送到所述独立的模块上，这些数据就可以例如随后由独立的模块转发到中央站点上。

有利地，传感器数据能够与消耗数据一起打包发送。通过打包例如可以在特定的时间点利用传输来发送由消耗数据和传感器数据组成的全部数据。可能的传输目的地例如是中央站点或独立的模块。在那里例如可更简单地操作被打包的数据。

附图说明

下面借助于附图对本发明的适宜的设计方案进行更详细阐述。在此，示出：

图1示出由耗量计、独立的传感器以及独立的模块组成的配置组件的简化示意图；

图2示出由耗量计、多个独立的传感器以及独立的模块组成的配置组件的简化示意图；

图3示出由耗量计、独立的传感器以及中央站点组成的配置组件的非常简化的示意图；

图4示出由耗量计、独立的传感器、独立的模块以及中央站点组成的配置组件的非常简化的示意图；

图5示出由耗量计、独立的传感器、独立的模块以及中央站点组成的备选的配置组件的非常简化的示意图。

具体实施方式

在图1中示出包括耗量计V、独立的传感器S以及独立的模块M的配置组件的简化示意图。耗量计安装在管路100中。在当前的示例中，管路100为水管路。耗量计V借助其测量值传送器W测量通过管路100的水消耗量。此外，耗量计V具有通信模块KV以及无线电天线1。

此外，在管路100上安装有独立的传感器S。所述独立的传感器S在此处于与耗量计V的一定距离处。所述独立的传感器S包括传感器单元E，该传感器单元例如探测水和/或管路的特性。因此，所述独立的传感器S的传感器单元E例如可以探测管路100中的水压、水质和微泄漏。在监控水质时，例如可以记录水中的氯含量。所述独立的传感器S还具有通信模块KS以及无线电天线1。

耗量计V的通信模块KV和所述独立的传感器S的通信模块KS具有本地的通信接口，所述本地的通信接口被设置用于通过本地的通信路径10彼此通信。在所述独立的传感器S和耗量计V之间的通信例如通过蓝牙低功耗(BLE)进行。因此，耗量计V可读取处于紧接着的周围环境中的独立的传感器S。也存在的可能性是，独立的传感器S主动地将其数据、尤其是其所记录的传感器数据发送给耗量计V。因此，耗量计V作为用于所述独立的传感器S的网关起作用。

图1中所示的配置组件还包括独立的模块M。所述独立的模块M具有通信模块KM以及无线电天线1。此外，所述独立的模块M或通信模块KM设置用于通过本地的通信路径10进行通信。所述独立的模块M除了耗量计V外也能够接收独立的传感器S的传感器数据。因此，所述独立的模块M通过本地的通信路径10连接到独立的传感器S和耗量计V上。此外，耗量计V可以将借助于测量值指示器W记录的消耗数据发送给所述独立的模块M。因此存在的可能性是，所述独立的传感器S将所记录的传感器数据发送给耗量计V，所述耗量计又单独地或者与消耗数据一起将这些传感器数据发送给所述独立的模块M。

耗量计V的通信装置KV还附加地具有第三通信接口。该第三通信接口被设置用于通过第三通信路径30与中央站点Z通信。为此，中央站点可以具有通信模块K，该通信模块通过第三通信路径30进行通信。中央站点Z例如是网络运营商或能量供应商。因此，中央站点例如可以承担前端系统的功能。第三通信路径30在此与本地的通信路径10相比具有更大的无线电工作范围。因此，在耗量计V和中央站点Z之间的通信例如通过长距离广域网(LoRaWAN)进行。通过第三通信路径30，耗量计V将消耗数据与从独立的传感器S接收的传感器数据一起发送给中央站点Z。

所述独立的模块M的通信装置KM同样具有第三通信接口。该第三通信接口同样被设置用于通过第三通信路径30与中央站点Z通信。在所述独立的模块M与中央站点Z之间的通信例如同样通过长距离广域网(LoRaWAN)进行。所述独立的模块M与中央站点的通信也可以备选地通过其它网络协议进行，所述其它网络协议与使得耗量计V与中央站点Z进行通信的网络协议不同。因此，耗量计V例如可以通过长距离广域网(LoRaWAN)网络协议与中央站点Z通信，并且所述独立的模块M可以通过Sigfox网络与中央站点Z通信。所述独立的模块M将所述独立的模块M从所述独立的传感器S接收到的传感器数据通过第三通信路径30发送给中央站点Z。

图2示出包括耗量计V、多个独立的传感器S1-S3以及独立的模块M的配置组件的简化示意图。所述独立的传感器S1-S3由供水商安装到管路100中。

耗量计V处于三个独立的传感器S1-S3附近。独立的传感器S1-S3的各自传感器单元E在此是不同的或者说收集不同的测量值。因此，第一独立的传感器S1的传感器单元E测量管路100中的水压。第二独立的传感器S2的传感器单元E测量水质。利用第三独立的传感器S3的传感器单元E探测管路100中的微泄漏。在此，供水商例如借助于用于水质的传感器来监控水中的氯含量。所述独立的传感器S1-S3的通信装置KS通过本地的通信路径10与耗量计V通信。例如，所述独立的传感器S1-S3的所有通信装置KS都具有蓝牙低功耗接口。通过这个接口，传感器S1-S3连接到耗量计V上。所述独立的传感器S1-S3将其数据或传感器数据发送给耗量计V，在所述耗量计处采集所述独立的传感器S1-S3的数据。耗量计V将其计数器读数或其消耗数据以及由独立的传感器S1-S3检测到的数据一起通过第三通信路径30发送给独立的模块M。通过第三通信路径30进行的传输例如可以通过LoRa接口进行。所述独立的模块M将从耗量计V接收的数据继续传给中央站点Z，例如传给供水商。所述独立的模块M可以使用相同的LoRa接口来进行所述传输。因此，供水商可以监控包括耗量计V和独立的传感器S1-S3的整个系统，而该供水商不必在现场。

在下面的图3至图5中示出该配置组件的可能的设计方案：

在图3中示出包括耗量计V、独立的传感器S以及中央站点Z的配置组件的非常简化的示意图。所述独立的传感器S经由本地的通信路径10与耗量计V通信。耗量计V以及所述独立的传感器S均包括本地BLE/THREAD通信接口。

耗量计V通过第三通信路径30与中央站点Z通信。作为第三接口，例如可以使用LoRa、Sigfox、Silver Spring或其它LPWAN通信协议。在这种情况下，耗量计V单独作为用于所述独立的传感器S的传感器数据的网关起作用。耗量计V可以存储并打包所接收的传感器数据，以及将该传感器数据与消耗数据一起或分开地传送给中央站点Z。向中央站点Z的转发在此可以周期性地在限定的时间上或根据确定的时间表进行。中央站点Z可以例如是网络运营商和/或能量供应商，所述网络运营商和/或能量供应商通过附加的传感器数据可以实现例如识别泄漏、检查管路100中的压力或监控水质。

在图4中示出备选的设计方案。在此，除了耗量计V和独立的传感器S外，配置组件还包括独立的模块M。所述独立的传感器S经由本地的通信路径10与耗量计V通信。然而，耗量计V不直接与中央站点Z通信。此外，耗量计V承担从所述独立的传感器S采集传感器数据。在耗量计V上通过本地BLE/THREAD通信接口连接有独立的模块M。所述独立的模块M除了用于本地的通信路径10的接口外也具有用于经由第三通信路径30传输的第三通信接口。作为第三接口，例如可以使用LoRa、Sigfox、Silver Spring或其它LPWAN通信协议。如图3中所示的设计方案，通过耗量计V从独立的传感器S采集传感器数据。然而，所述传感器数据和耗量计V的消耗数据不是直接发送给中央站点Z，而是发送给所述独立的模块M。因此，数据不直接从耗量计V发送给网络运营商或能量供应商。所述独立的模块M承担的任务是，将从耗量计V接收的数据接着通过第三接口例如LoRa、Sigfox或Silver Spring传送给网络运营商或能量供应商。

在图5中示出另外的备选的设计方案。在此，配置组件包括耗量计V、独立的传感器S以及独立的模块M。在该设计方案中的配置组件的组件与图4中示出的设计方案相同。然而，在本设计方案中，传感器数据的采集由所述独立的模块M来承担。所述独立的传感器S的传感器数据为此通过本地的通信路径10传输给所述独立的模块M。消耗数据或者耗量计V的计数器读数同样通过本地的通信路径10传输给所述独立的模块M。所述独立的模块M可以为此在耗量计V中查询计数器读数或者消耗数据。所述独立的模块M随后如在图4中示出的设计方案那样将包括传感器数据以及消耗数据的数据传送给中央站点Z。向中央站点Z的传输通过第三接口进行，例如LoRa、Sigfox、Silver Spring或其它LPWAN通信协议。

附图标记列表

V 耗量计

S 独立的传感器

M 独立的模块

Z 中央站点

KV 耗量计的通信装置

KS 独立的传感器的通信装置

KM 独立的模块的通信装置

K 中央站点的通信装置

W 耗量计的测量值指示器

E 独立的传感器的传感器单元

1 天线

10 本地通信

30 第三通信

100 管路