Fernauslesung von Wärmezählern

DANKSAGUNG

Ich danke Herrn Dipl.-Ing. Karl Hartinger für die Betreuung während der Erstellung dieser Bachelorarbeit.

Weiterhin gehört mein Dank Herrn Wolfgang Fink von der Steirischen Gas & Wärme GmbH für die Betreuung vor Ort und der vorangegangenen langjährigen Ausbildung in der Abteilung „Zählerwesen“. Die konstruktiven Gespräche waren sehr informativ und bereiteten mir einen weitreichenden Überblick über dieser Thematik.

Abschließend danke ich meiner Familie für die Geduld und für die moralische Unterstützung während meiner gesamten Studienzeit.

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KURZFASSUNG

Datenfernübertragung von Wärmemengenzählern gewinnt immer mehr an Bedeutung. Man bedenke, vor knapp zehn Jahren wurden nicht einmal 5% des steiermarkweiten Zählerbestandes fernausgelesen, so sind es heute schon mehr als die Hälfte. Der Grund für dieses hohe Maß an Beliebtheit ist nicht nur der Rückgang der Einstandspreise, sondern auch die einfache und rasche Realisierung solcher Systeme, die es auch kleineren Netzbetreibern ermöglicht, ihre Zählerstände per Fernübertragung zu eruieren. Diese Bachelorarbeit gibt einen strukturierten und besonders verständlichen Zugang zu den einzelnen Fernübertragungssystemen. Diese Systeme operieren zum Teil drahtlos und zum Teil drahtgebunden. In weiterer Folge wird ein guter Gesamtüberblick über die Aspekte dieser Systeme übermittelt. Dieser führt von allgemeiner Erklärung über Funktionsweise und Übertragungssicherheit bis hin zur Montage, sodass diese Arbeit einerseits zur Auswahl neuer Systeme und andererseits als Schulungsunterlage im Unternehmen dient.

ABSTRACT

Automatic Meter Reading (AMR) is becoming more and more popular in the range of heat meters. About ten years ago there were less than 5% of automatic reading systems being utilized within Styria. Nowadays more than 50% of heat meters are equipped with automatic reading systems. This increase of use could, not only, be explained by the reduction of the systems’ price but also by the easy and fast installation. Moreover this advantage also makes it possible for smaller companies to use these systems, and efficiently get the counter values required from the original meter.

This bachelor thesis presents a structured and understandable analysis, reviewing the Automatic Meter Reading systems, which can be operated wireless or cabled. In addition, it presents an overview considering aspects such as general entry, the function mode, transmission reliability and also product installation. This thesis aims to aid the selection process, when considering appropriate heating systems for specific requirements and to assist in the training of staff, with regards to system benefits, installation and usage.

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INHALTSVERZEICHNIS

1  Einleitung  1

2  Vor- und Nachteile einer Fernübertragung  3

2.1  Technologischer Aspekt  3

2.2  Personalpolitischer Aspekt  4

2.3  Kundenzentrierter Aspekt  4

2.4  Gegenüberstellung  4

2.5  Ausgangssituation  4

3  Funk  5

3.1  Allgemeines  5

3.2  Funktionsweise  5

3.2.1  Modulation  5

3.2.1.1  Amplitudenumtastung (ASK)  7

3.2.1.2  Frequenzumtastung (FSK)  8

3.2.1.3  Phasenumtastung (PSK)  9

3.2.2  Frequenzband  9

3.3  Montage  10

3.4  Einsatzbereich  10

3.5  Übertragungssicherheit  10

4  -MBus  12

4.1  Allgemeines  12

4.2  Funktionsweise  12

4.2.1  Bitübertragungsebene (Physical Layer)  12

4.2.2  Sicherungsebene (Data Link Layer)  14

4.2.3  Vermittlungsebene (Network Layer)  17

4.2.4  Anwendungsebene (Application Layer)  17

4.3  Montage  19

4.4  Einsatzbereich  20

4.5  Übertragungssicherheit  20

5  GSM (Global System for Mobile Communications)  21

5.1  Allgemeines  21

5.2  Funktionsweise  21

5.3  Montage  22

5.4  Einsatzbereich  22

5.5  Übertragungssicherheit  23

6  Modem  24

6.1  Allgemeines  24

6.2  Funktionsweise  24

6.3  Montage  26

6.4  Einsatzbereich  27

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6.5  Übertragungssicherheit  27

7  LonWorks  28

7.1  Allgemeines  28

7.2  Funktionsweise  28

7.3  Montage  29

7.4  Einsatzbereich  29

7.5  Übertragungssicherheit  29

  Zusammenfassung  30

  Literaturverzeichnis  31

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  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  

  Abbildung 1: Grundsätzliche Funktionsübersicht Modulation  6

  Abbildung 2: Einteilung Modulationsverfahren  6

  Abbildung 3: Zeitfunktion der binären Amplitudenumtastung  7

  Abbildung 4: Zeitfunktion der binären Frquenzumtastung  8

  Abbildung 5: Zeitfunktion der binären Phasenumtastung  9

  Abbildung 6: Gebührenfreie Frequenzbänder (ISM)  10

  Abbildung 7: OSI Modell (Schicht 4 bis 6 ist bei -MBus nicht belegt)  12

  Abbildung 8: Übertragungsimpulse bei -MBus  13

  Abbildung 9: Übertragung eines Bytes  14

  Abbildung 10: Teil der GSM Rahmenstruktur  22

  Abbildung 11: Übersicht Modulationsarten  24

  Abbildung 12: Konstellationsdiagramm (a) QPSK (b) QAM 16 (c) QAM 64  26

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  TABELLENVERZEICHNIS  

Tabelle 1:  Vor- und Nachteile einer Datenfernübertragung  4

Tabelle 2:  Telegrammformate des -MBus Protokolls  15

Tabelle 3:  Codierung des C-Feldes  15

Tabelle 4:  Bedeutung des C Feldes (F FCB V FCV A ACD D DF)C  16

Tabelle 5:  CI-Codes  18

Tabelle 6:  Datenaufbau bei fester Datenstruktur  18

Tabelle 7:  Fester Datenblock  19

Tabelle 8:  Struktur eines Datenblocks  19

Tabelle 9:  Typische Standards für Modems  25

Tabelle 10:  Übersicht Topologien bei LON  28

Tabelle 11:  Auszug aus der SNVT Master List  29

Tabelle 12:  Gegenüberstellung Fernauslesesysteme  30

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Einleitung

1 Einleitung

Die Steirische Gas & Wärme GmbH ist ein Tochterunternehmen des Energie Steiermark-Konzerns, der derzeit in den folgenden Kerngeschäftsfeldern tätig ist: Verkauf von Strom und Gas an Industriekunden, gewerbliche Abnehmer und Endverbraucher, Verteilung von Strom und Gas, Lieferung von Dampf und Wärme sowie Strom- und Gashandel; Planung, Errichtung, Betrieb und Instandhaltung von technischen Anlagen im Bereich der Strom- und Wärmeerzeugung sowie thermische Abfallbehandlungsanlagen; Abfallwirtschaft, Abfallbehandlung und -verwertung, insbesondere im Bereich der thermischen Abfallentsorgung. Der Gesamtkonzern stellt das viertgrößte Energieversorgungsunternehmen

¹ Österreichs dar und erzielte 2007 einen Umsatzerlös von 1.174,1 Mio. EUR.

Der jährliche Fernwärmeverkauf im Inland kann mit ca. 1.400 GWh beziffert werden. Im letzten Jahr lag dieser Wert witterungsbedingt bei 1.272 GWh. Diese Wärmemenge wird mittels Wärmemengenzähler erfasst. Die Nenngrößen dieser Zähler reichen von DN15 bis zu DN600. Diese sind in Abhängigkeit der Größe und somit auch des Durchflusses mit verschiedenen Messverfahren ausgestattet.

Um eine Gesamtwärmemenge von 1.400 GWh an die jeweiligen Abnehmer bzw. Kunden verrechnen zu können, benötigt es sehr vieler Zählerdaten. Diese wurden bisher konventionell und sehr zeitintensiv eruiert, d.h. mittels Ableseliste wurden die meisten der ca. 12.000 in der Steiermark befindlichen Zähler von einem Mitarbeiter/In abgelesen.

Im Zusammenhang mit der technologischen Entwicklung von Fernübertragungssystemen begann die Steirische Gas & Wärme GmbH mit der Einführung solcher. Zu Beginn war es nur wirtschaftlich, Großabnehmer wie Firmen, Einkaufszentren, Schulen, Thermalbäder usw. mit diversen Fernübertragungssystemen auszustatten, die auf Grund höherer Anschlussleistungen monatlich abgelesen und folglich abgerechnet wurden. Im Laufe der Zeit wurden die einzelnen Module, die mit geringem Aufwand in die Zähler verbaut werden können, ungleich günstiger. Dies führte zu einer flächendeckenden Einführung von Fernübertragungssystemen bei Wärmemengenzählern.

¹ Vgl.: Energie Steiermark AG. http://www.e-steiermark.com/konzern/index.htm [Stand 15.12.2008].

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