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.
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.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Vor- und Nachteile einer Fernübertragung
2.1 Technologischer Aspekt
2.2 Personalpolitischer Aspekt
2.3 Kundenzentrierter Aspekt
2.4 Gegenüberstellung
2.5 Ausgangssituation
3 Funk
3.1 Allgemeines
3.2 Funktionsweise
3.2.1 Modulation
3.2.1.1 Amplitudenumtastung (ASK)
3.2.1.2 Frequenzumtastung (FSK)
3.2.1.3 Phasenumtastung (PSK)
3.2.2 Frequenzband
3.3 Montage
3.4 Einsatzbereich
3.5 Übertragungssicherheit
4 M-Bus
4.1 Allgemeines
4.2 Funktionsweise
4.2.1 Bitübertragungsebene (Physical Layer)
4.2.2 Sicherungsebene (Data Link Layer)
4.2.3 Vermittlungsebene (Network Layer)
4.2.4 Anwendungsebene (Application Layer)
4.3 Montage
4.4 Einsatzbereich
4.5 Übertragungssicherheit
5 GSM (Global System for Mobile Communications)
5.1 Allgemeines
5.2 Funktionsweise
5.3 Montage
5.4 Einsatzbereich
5.5 Übertragungssicherheit
6 Modem
6.1 Allgemeines
6.2 Funktionsweise
6.3 Montage
6.4 Einsatzbereich
6.5 Übertragungssicherheit
7 LonWorks
7.1 Allgemeines
7.2 Funktionsweise
7.3 Montage
7.4 Einsatzbereich
7.5 Übertragungssicherheit
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht verschiedene Fernauslesesysteme (AMR) für Wärmemengenzähler, um basierend auf einer technischen Analyse eine Grundlage für die Auswahl geeigneter Systeme bei der Steirischen Gas & Wärme GmbH zu schaffen und als internes Schulungsskript zu dienen.
- Vergleich technologischer Aspekte und Kosten-Nutzen-Faktoren
- Detaillierte Analyse der Funktionsweisen von Funk, M-Bus, GSM, Modem und LonWorks
- Untersuchung der Montagebedingungen und Einsatzbereiche
- Bewertung der Übertragungssicherheit und Störanfälligkeit
- Unterstützung bei der Entscheidungsfindung für zukünftige Modernisierungsprojekte
Auszug aus dem Buch
3.2.1.1 Amplitudenumtastung (ASK)
Die Amplitudenumtastung (Amplitude Shift Keying – ASK) ist eine Form der Amplitudenmodulation. Es wird die Amplitude eines Sinusträgers mit Hilfe eines digitalen Basisbandsignals moduliert. Die einfachste Umsetzung dieser Modulation (zweiwertigen Amplitudenumtastung) ist das On-Off-Keying (OOK). Hierbei nimmt die Amplitude des modulieren Signals nur zwei Werte an („1“ und „0“). Die Demodulation erfolgt meist mittels Hüllkurvendemodulation.
Die Modulation erfolgt einfach durch Multiplikation der Trägerschwingung mit dem Datensignal. Für die Demodulation kann die kohärente oder die inkohärente Demodulation angewendet werden. Für die inkohärente wird ein Hüllkurvendetektor benötigt. Das modulierte Signal und ein eventuell vorhandenes Störsignal haben keinen linearen Zusammenhang, was das Problem mit sich bringt, dass keine direkte Berechnung der Bitfehlerhäufigkeit möglich ist. Deshalb wird zu jedem Abtastzeitpunkt das Empfangssignal auf Korrektheit geprüft, was nur mit einem sehr aufwändigen Vorgang realisiert werden kann.
Durch den Einsatz eines vom Aufbau her einfacheren Hüllkurvendemodulators ist bei höheren Signal-Rausch-Abständen eine um weniger als 1dB höhere Signalenergie je Bit abzüglich Rauschleistungsdichte notwendig. Hierzu wird kein lokales Trägersignal benötigt, denn das Frequenzband wird mittels Bandpass herausgefiltert. Das gefilterte Signal wird mit einer Diode gleichgerichtet und gleich wie bei der Synchrondemodulation anhand von Tiefpass- bzw. Hochpassschaltung auf das ursprüngliche Signal rückmoduliert.
Die Amplitudenumtastung ist störanfällig, weil die Information in der Amplitude steckt. Störfaktoren treten allgemein in der Amplitude auf, wodurch die Information einfach verfälscht werden kann.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt das Tätigkeitsfeld der Steirischen Gas & Wärme GmbH und die Notwendigkeit der Umstellung von manueller auf automatische Zählerfernauslesung.
2 Vor- und Nachteile einer Fernübertragung: Analysiert wirtschaftliche und technologische Vorteile wie Zeitersparnis und Datenpräzision sowie Herausforderungen wie Investitionskosten und Personalqualifizierung.
3 Funk: Erläutert die Grundlagen der Funkübertragung, Modulationsverfahren sowie die Montage und Sicherheit im ISM-Frequenzband.
4 M-Bus: Beschreibt das speziell für Verbrauchsdaten entwickelte Feldbussystem, dessen hierarchischen Aufbau und die verschiedenen Übertragungsprotokolle.
5 GSM (Global System for Mobile Communications): Analysiert die Nutzung von Mobilfunknetzen zur Datenübertragung bei weit abgelegenen Anlagen.
6 Modem: Untersucht die Übertragung über analoge Telefonleitungen sowie die komplexen Modulationsstandards zur Effizienzsteigerung.
7 LonWorks: Stellt das von Echelon entwickelte System für die Gebäudeautomatisierung vor und beleuchtet dessen dezentrale Struktur.
Schlüsselwörter
Wärmemengenzähler, Fernauslesung, AMR, Funkübertragung, M-Bus, GSM, Modem, LonWorks, Datenfernübertragung, Modulationsverfahren, Gebäudeautomation, Zählerfernauslesung, Signal-Rausch-Verhältnis, Energieversorgungsunternehmen, Automatisierungstechnik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die technologischen Grundlagen und den praktischen Einsatz von Fernübertragungssystemen für Wärmemengenzähler bei der Steirischen Gas & Wärme GmbH.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zu den zentralen Themen gehören der Aufbau und die Funktionsweise von Kommunikationsstandards wie Funk, M-Bus, GSM, Modems und LonWorks sowie deren Vor- und Nachteile in der Praxis.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Hauptziel ist die Erstellung einer strukturierten Entscheidungsgrundlage für die Planung neuer Fernauslesesysteme und die Bereitstellung eines Schulungsskripts für die Mitarbeiter.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse und einer technischen Gegenüberstellung der Systeme, ergänzt durch die spezifischen Anforderungen und Erfahrungen des Praxispartners.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden detailliert die verschiedenen Übertragungstechnologien hinsichtlich Funktionsweise, Montage, Einsatzbereich und Übertragungssicherheit analysiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Automatic Meter Reading (AMR), M-Bus, Funk, GSM, Datenfernübertragung und Energieeffizienz beschreiben.
Warum spielt die Modulationsart eine so wichtige Rolle bei der Funkübertragung?
Die Modulation ist entscheidend, um Nutzdaten in einen für Antennen geeigneten Frequenzbereich zu verschieben; dabei beeinflusst sie maßgeblich die Reichweite, Fehleranfälligkeit und Datenrate.
Wie unterscheidet sich die M-Bus-Technologie von Funksystemen?
Während Funksysteme eine einfache und kostengünstige Nachrüstung erlauben, erfordert der M-Bus eine aufwändigere kabelgebundene Installation, bietet dafür jedoch eine sehr stabile und standardisierte Datenkommunikation.
Welche besonderen Herausforderungen gibt es bei der GSM-basierten Auslesung?
Herausforderungen sind vor allem die laufenden Kosten durch SIM-Karten sowie die eingeschränkte Verfügbarkeit in Funklöchern, was eine 100-prozentige Abdeckung erschwert.
Warum wird die Modemauslesung laut Arbeit eher selten angewendet?
Die Modemauslesung ist aufgrund der notwendigen analogen Teilnehmeranschlussleitungen und der zusätzlichen 230V-Versorgung montageintensiv und kostenaufwendig, was ihren Einsatz auf größere Anlagen beschränkt.
- Citation du texte
- Mario Weißensteiner (Auteur), 2009, Fernauslesung von Wärmezählern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/135843
