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KR102377410B1 - 배터리 작동식 스마트 계량 카운터 - Google Patents

배터리 작동식 스마트 계량 카운터 Download PDF

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KR102377410B1
KR102377410B1 KR1020197034180A KR20197034180A KR102377410B1 KR 102377410 B1 KR102377410 B1 KR 102377410B1 KR 1020197034180 A KR1020197034180 A KR 1020197034180A KR 20197034180 A KR20197034180 A KR 20197034180A KR 102377410 B1 KR102377410 B1 KR 102377410B1
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South Korea
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operating
meter
smart metering
battery
period
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흐리스토 페트코브
토마스 라우텐바허
토마스 카우퍼트
클라우스 고트샬크
Original Assignee
디일 메터링 시스템즈 게엠베하
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Abstract

소비 데이터 패킷(20)의 전송을 위한 무선 모듈(19)을 위한 소비 센서(14) 및 전송 클록 생성기(17)를 구비한 스마트 계량 센서(11)의 배터리 작동 동안, 배터리(21)의 잔여 용량이 현저하게 감소된 경우, 데이터 패킷(20)이 지정된 작동 기간의 끝에서 예정된 배터리 교환이 이루어질 때까지 잔여 기간에 걸쳐 상기 잔여 용량으로 이전에 전송될 수 있는지 여부가 결정된다. 그렇지 않다면, 예를 들어, 데이터 패킷(20)의 전송 전력이 감소되고 및/또는 그들의 전송 클록(27)의 전송 전력이 잔여 기간에 걸쳐 연장된다. 제어 사양과 함께, 이러한 결정은 바람직하게는 집중기(13)에서 수행되고, 양방향으로 작동하는 무선 모듈(19)에 의해 계량기(11)로 전송되어서, 이러한 목적을 위해 필요한 컴퓨터 용량이 공급 영역의 수많은 계량기(11) 각각에 개별적으로 유지될 필요는 없다.

Description

배터리 작동식 스마트 계량 카운터
본 발명은 독립적인 특허 청구 범위의 각각의 전제부에 따른 스마트 계량 계량기(smart metering meters)의 배터리 작동 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
예를 들어, DE 1 01 52 554 B4에 기술된 바와 같이, 스마트 계량에서의 목표는 소비에 따라, 계량 디바이스에 의해 생성된 신호에 대한 계량 및 라이센스-없는-액세스 가능한 ISM 주파수 대역 중 하나를 통해 집중기로 현재 축적된 디지털화된 계량 판독값의 무선 단거리 패킷 전송을 위한 무선 모듈을 가지는 전기, 가스, 물, 또는 지역 난방과 같은 선로-연결된 에너지원에 대한 각각의 소비 지점을 구비하는 것이다. 이는 계량 주소에 의해 개별화되고 수신 영역에서 작동하는 상이한 계량으로부터 비교적 빈번하게 수신되는 패킷(메시지라고도 함)을 수신하고 저장하며, 일부 경우에, 예를 들어 데이터 타당성 검사를 위한 전처리를 수행한다. 집중기에 임시 저장된 데이터는, 예를 들어, WLAN 또는 모바일 무선 통신 표준에 따라 장거리 무선 데이터 전송으로 네트워크 헤드엔드(headend), 예를 들어, 이 공급 영역에서의 에너지원에 대한 에너지 공급 회사의 청구 또는 운영 관리 센터로 비교적 드물게 전송된다.
소비자에 접근할 수 없는 계량기는 수명이 긴 배터리를 구비하고 있으며, 이는 최소 12년의 작동 기간이 지난 후에만 (가능하다면 계량 디바이스 재보정과 함께) 배터리를 교체해야 한다. 물류, 기술, 및 비용 상의 이유로 모든 계량기 또는 적어도 그들의 배터리는, 일부 배터리가 그 당시 추가로 작동할 수 있는 충분한 용량을 가지고 있더라도 공급 영역에서 지정된 작동 시간이 끝나는 경우 동시에 또는 거의 동시에 교체된다. 반면, 공급 영역에서 작동되는 하나의 계량기의 배터리가 조기에 소진되면, 예정되어 있지 않은 교환은 특히 다음, 즉, 전체 공급 영역에서 작동 기간이 종료되는 예정된 다음 교환까지 짧은 잔여 시간 동안 상당한 추가 인력 관련 및 재정적 지출을 초래한다.
이러한 상황에 비추어, 본 발명의 기술적 목적은 스마트 계량 계량기에서 예정되지 않은 조기 배터리 교환에 대한 요구를 피하는 것이다.
이러한 목적은, 잔여 작동 기간의 연장의 의미에서 배터리의 잔여 용량에 의존하여 무선 링크의 파라미터를 수정함으로써 (적어도) 예정된 작동 기간의 끝까지 그들의 목표 부하 릴리프(load relief)를 통해 조기 소진을 위협하는 배터리의 여전히 가능한 잔여 작동 기간을 연장함으로써 독립 특허 청구항에 지시된 필수 특징들의 조합에 따라 달성된다.
이를 위해, 특히 특정 작동 기간 이후에 배터리 용량이 감소된 경우, 이 배터리로 여전히 전송 가능한 데이터 패킷의 개수는 잔여 기간 내에 데이터 패킷을 전송하기 위해 정의될 수 있으며, 이후 잔여 기간을 연장하기 위해 예를 들면, 데이터 속도, 파형, 클록, 및/또는 레벨의 측면에서만 감소되는 수정된 무선 파라미와 함께 정의될 수 있다.
계량기에서 작동하는 검출기는 배터리의 거동을 기록하기 위해, 특히 배터리의 방전 곡선의 특성, 또는 적어도 현재, 특히 배터리의 부하-의존 및 온도-의존 상태를 기록하기 위해 제공된다. 이러한 유형의 사용 가능한 상태 기준은 가능하다면 최대 부하 상태에서 측정된 현재 배터리 전압 또는 배터리의 현재 내부 저항이며, 바람직하게는 현재 작동 기간이 지난 후 이러한 배터리 유형의 표준 거동 또는 표준 상태와 비교된다. 공지된 전력 소비, 특히 계량기 디바이스, 이러한 계량기의 신호 처리 및 무선 모듈을 고려하여, 선택된 무선 파라미터는 배터리의 잔여 용량에 따라 수정된다. 이를 위해, 현재 잔여 배터리 용량으로 여전히 가능한 현재 유형의 패킷 전송의 개수는 정의될 수 있으며, 예를 들어 저장된 테이블로부터 계산되거나 도출될 수 있다. 그러나, 결과적으로 작동 기간을 더 연장시키기 위해, 이러한 계량기의 무선 모듈의 전송 전력 및/또는 그 전송 클록과 같은 적어도 하나의 무선 파라미터는, 따라서 예정된 배터리 교환이 시스템에 지정된 작동 기간이 끝날 때까지 그에 따라 감소될 것이다.
특히, 여전히 가능한 패킷 전송의 개수는 이러한 목적을 위해 예정된 작동 시간의 나머지 기간에 걸쳐 확산 방식으로 분배될 수 있다. 이는 지금까지 작동 기간 이후에도 여전히 남아있는 잔여 기간에 대해 이러한 계량기로부터의 패킷 전송에 대한 감소된 전송 클록을 야기하며, 여기서 상기 계량기의 클록 생성기의 주파수는 데이터 패킷의 전송을 위해 감소된다. 그러나, 결과적으로 계량 데이터 패킷의 수신이 너무 드문 경우, 예를 들어, 소비 데이터의 원하는 요금 업데이트에 대해, 잔여 데이터 속도가 충분히 높은 경우에 전송 전력은 지정된 작동 기간의 잔여 기간에 걸쳐 감소된다. 감소된 범위의 파형으로의 전환 또한 가능하다. 실제적인 이유로, 집중기에서의 수신 조건의 악화는 계량기의 데이터 패킷의 반복된 전송에 의해 그리고 공급 영역에 분포된 복수의 집중기로 인해 충분히 보상된다.
집중기 뿐만 아니라 계량기의 무선 모듈에 양방향 무선 데이터 전송을 위한 트랜시버가 장착되면, 공급 영역의 수많은 계량기에서 각각의 경우에 유지된 처리 전력의 측면에서 총 지출은, 잔류 기간 동안에 집중기에서만, 심지어는 제어 센터에서만 작동 기간을 달성하는데 필요한 감소를 결정함으로써, 예를 들어, 데이터 패킷의 전송 클록 및/또는 전송 전력의 감소를 결정함으로써 크게 감소될 수 있다. 이를 위해, 계량기는 그 배터리의 현재 상태에 관한 정보를 공급 영역의 집중기 중 적어도 하나에 전송하는데, 바람직하게는 개별적으로가 아니라 데이터 패킷과 함께 또는 데이터 패킷의 부착물, 예를 들면 부하 하에서의 배터리 전압에 의해 특징지어지는 데이터 패킷의 부착물로 전송한다. 시스템-별 작동 기간에 대한 데이터 속도가 그 곳에 저장된다. 배터리 상태에 관한 정보에 응답하여, 계량기는 필요하다면 최적화된 미래 전송 파라미터, 예를 들면 지정된, 가능하면 감소된 전송 전력, 바람직하게는 또한 전송 클록 생성기의 코딩된 새로운 설정의 형태로 수신하고 그렇지 않으면 배터리 용량이 빨리 줄어드는 전송기 출력 전력을 가지는 전송 클록의 지시를 집중기로부터 수신한다.
이러한 계량기의 경우, 배터리의 잔여 용량은 배터리의 잔여 용량에 따라 선택된 무선 파라미터를 수정하여 잔여 기간을 연장하여 이러한 공급 영역의 다른 정상 작동 계량기의 배터리 작동 잔여 시간과 비교된다.
본 발명에 따른 해결책이 추가의 대안 및 개발은 추가의 청구범위에서 또한 그 장점을 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 찾을 수 있다. 도면에서의 하나의 도면은 기능적으로 중요한 부분으로 축소된 블록도를 통해 스마트 계량 계량기의 발명에 따른 배터리 관리를 도시한다.
요약된 윤곽의 계량기(11)는 공급 영역에서 적어도 하나의 집중기(13)와 이 경우에 양방향인 무선 링크(12)를 통해 통신하는 여러 개 중에 하나이다. 소비 데이터(15), 특히, 유체의 흐름은 예컨대 에너지원의 탭 라인 내 또는 탭 라인 상에서 센서(14)를 점진적으로 작동함으로써 기록된다. 상기 데이터는 처리되며, 필요하다면, 신호 처리 유닛(16)에 그들이 때때로 전송될 때까지 디지털화되고 축적되며, 클록 생성기(17)를 통해, 공급 영역에서 접근 가능한 적어도 하나의 집중기(13)에서 무선 모듈(19)의 수신기(25)에 소비 데이터 패킷(20)으로서 무선 모듈(19)의 전송기(18)를 사용하여 제어된다.
계량기(11)는 그 기능적 구성 요소의 작동 에너지를 위한, 즉, 특히, 신호 처리 유닛(16)을 위한, 클록 생성기(17)와 무선 모듈(19)을 구비하며, 필요한 경우에는 센서(14)의 작동 에너지를 위한 1차 배터리(21)를 구비한다. 배터리(21)의 현재 충전 상태에 관한 배터리 정보(26)는 검출기(22)에 의해 공급되며, 이러한 예시적인 실시예에서, 최대 부하 하에서 현재 배터리 전압을 측정하도록 설계된다. 이 정보(26)는 임의의 경우에, 예를 들어 데이터 패킷(20)에 대해 부착물로서 집중기(13)의 수신기(25)로 때때로 전송된다. 전압 비교기(23)에서, 예를 들어 이러한 배터리(21)에서, 방전 곡선이 배터리에 대하여 전형적인 것보다 상당히 가파르게 떨어지면, 잔여 배터리 용량은 예정된 작동 기간이 끝날 때까지 계량기(11)를 작동시키기에 충분하지 않을 것이다. 현재 데이터 패킷(20) 몇 개는 잔여 용량이 여전히 충분한 무선으로 계량기(11)에 의해 전송되고, 그리고 신호 처리 유닛(16)을 통해 작동하거나 또는 데이터 패킷(20)의 개수가 작동 기간의 현재 잔여 기간에 균일하게 분포될 수 있는 계량기 전송기(18) 상에서 직접적으로 작동하는 감소된 전송 클록(27)은 따라서 잔여 배터리 용량에 대해 컴퓨팅 회로(24)에서 또는 테이블 메모리에서 설정된다. 정상 작동과 비교하여 감소된 이 클록 주파수 사양은 무선 모듈(19)의 수신기(25)를 통해 그 목적을 위해 임의의 경우 양방향으로 작동하여 클록 생성기(17)로 전송된다.
(도면에 도시되지 않은) 유사한 방식으로, 지정된 작동 기간이 끝날 때까지 잔여 기간 동안 배터리를 미리 교환하지 않으면서 배터리 용량의 감소에도 불구하고 데이터 패킷(20)을 집중기(13)에 계속 전송하기 위해 컴퓨팅 회로(24)를 통해 계량기(11)에서 전송기(18)의 전송 전력이 대안적으로 또는 추가적으로 감소될 수 있다. 잔여 기간 동안 전송 전력이 감소된 이러한 유형의 전송에 대해, 클록과 같은 다른 원래의 전송 파라미터가 유지될 수 있고, 특히 잔여 기간 동안 임계 전력 예산의 경우에 유지될 수 있고, 또는 유사하게 감소될 수 있다.
소비 데이터 패킷(20)의 전송을 위한 무선 모듈(19)을 위한 소비 센서(14) 및 전송 클록 생성기(17)를 구비한 스마트 계량 센서(11)의 배터리 작동 동안, 배터리(21)의 잔여 용량이 현저하게 감소된 경우, 이러한 잔류 용량이 의도된 데이터 전송에 충분한지 여부가 본 발명에 따라 결정되고; 그렇지 않다면, 데이터 패킷(20)은 지정된 작동 기간의 끝에서 예정된 배터리 교환이 이루어질 때까지 연장된 기간에 걸쳐 적어도 하나의 수정된 전송 파라미터와 함께 집중기(13)에 전송되어야 한다. 이를 위해, 예를 들어, 데이터 패킷(20)의 데이터 속도 또는 전송 레벨이 잔여 기간에 걸쳐 감소될 수 있고, 및/또는 그들의 전송 클록(27)이 확장될 수 있다. 전송기(18)의 향후 작동을 위한 제어 사양과 함께, 이러한 결정은 제어 센터에서, 바람직하게는 집중기(13)에서 수행되고, 방향성 작동 모듈(19)에 의해 계량기(11)로 전송되어서, 이러한 목적을 위해 필요한 컴퓨터 용량이 공급 영역의 수많은 계량기(11) 각각에 유지될 필요는 없다.
11 계량기 (14 및 19와 함께)
12 무선 링크 (11 및 13 사이)
13 집중기
14 센서 (11로부터의)
15 소비 데이터 (14로부터, 20에서)
16 신호 처리 (14 및 18 사이)
17 클록 생성기 (11의 16/18에 대해)
18 전송기 (19로부터)
19 무선 모듈 (11로부터 또는 13으로부터)
20 데이터 패킷 (11로부터 13으로)
21 배터리 (11의)
22 검출기 (21에서)
23 비교기 (26에 대한)
24 컴퓨팅 회로 (23으로부터 27에 대한)
25 수신기 (19로부터)
26 배터리 정보 (22로부터, 20과 함께 전송된)
27 전송 클록 (17로부터, 18/20에 대한)

Claims (10)

  1. 스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법으로서,
    상기 스마트 계량 계량기(11)는 소비 센서(14) 및 전송 클록 생성기(17)를 가지며, 상기 스마트 계량 계량기(11)는 지정된 작동 기간 동안 배터리(21)를 사용하여 무선으로 소비 데이터 패킷(20)을 전송하고,
    특정 작동 기간 후에 배터리 용량이 감소되는 경우, 무선 전송 파라미터는 잔여 용량에 따라 작동 기간의 연장의 면에서 수정되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    여전히 전송 가능한 데이터 패킷(20)의 개수가 정의되며, 상기 개수는 작동 기간이 끝날 때까지 잔여 기간 동안 수정된 형태로 전송되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 데이터 패킷(20)의 전송의 전송 전력 및/또는 전송 클록은 파라미터 수정으로 감소되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    배터리 용량에 관한 정보(26)는 배터리 전압 및 배터리 내부 저항으로부터 획득되며, 각각의 경우에 바람직하게는 최대 부하 하에서 획득되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 용량에 관한 정보(26)는 상기 계량기(11)로부터 집중기(13)로 무선으로 전송되고, 필요한 경우, 상기 집중기(13)에서 상위 레벨 제어 센터까지 전송되며, 상기 상위 레벨 제어 센터로부터 수정될 적어도 하나의 파라미터에 대한 사양이 상기 계량기(11)로 무선 전송을 통해 다시 전송되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    미래의 데이터 패킷 전송을 위해 감소될 파라미터는 전송 클록(27) 및/또는 전송 전력, 데이터 속도 및/또는 범위를 수정하는 파형인,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 용량에 관한 정보(26)는 데이터 패킷(20)과 함께 또는 데이터 패킷(20)에 대한 부착물로서 전송되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 방법.
  8. 소비 센서(14) 및 전송 클록 생성기(17)를 가지는 스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 디바이스로서,
    상기 스마트 계량 계량기(11)는 배터리(21)를 사용하여 무선 모듈(19)을 통해 소비 데이터 패킷(20)을 전송하고,
    상기 디바이스는,
    제1항 내지 제7항에 따른 방법 중 적어도 하나를 수행하도록 설계되며,
    배터리 용량이 작동의 잔여 기간의 관점에서 비약적으로 감소되면, 무선 모듈(19)의 클록 생성기(17) 및/또는 전송기(18)는, 예를 들어 전송 클록(27)의 감소된 주파수 또는 감소된 전송 전력의 결과로 작동 연장의 면에서 배터리 상태 검출기(22)에 의해 제어 가능한,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    전압-측정 또는 임피던스-측정 검출기(22)가 구비되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 디바이스.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    양방향 작동 무선 모듈(19)이 상기 계량기(11)에 구비되고, 상기 계량기(11)로부터 집중기(13)로의 데이터 패킷(20)의 전송의 전송 전력 및/또는 전송 클록(27)과 같은 적어도 하나의 전송 파라미터를 수정하기 위해, 상기 무선 모듈(19)과 함께, 비교기(23) 및 컴퓨팅 회로(24)가 상기 무선 모듈과 무선으로 접촉하는 집중기(13)에 구비되는,
    스마트 계량 계량기(11)를 작동하기 위한 디바이스.
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