Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Verbrauchsgröße

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Verbrauchsgröße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Erfassen einer an einer Verbrauchsstelle bereitgestellten bzw. gelieferten Verbrauchsgröße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der EP 3 789 776 Al in Form eines Verbrauchszählers bekannt. Der Verbrauchszähler ist zum Messen einer Menge und zum Übertragen, verbrauchsbezogener Daten an ein zentrales Zählerablesesystem ausgebildet. Der Verbrauchszähler umfasst einen Funksender und einen Funkempfanger sowie eine Stromversorgungsschaltung mit eigener Baterie, die ausgebildet ist, den Funkempfänger mit Energie zu versorgen. Eine Steuereinheit ist so konfiguriert, um ein von dem Funkempfinger empfangenes Funksignal zu analysieren. Eine Interaktion zwischen dem Verbrauchszähler und einem Benutzer ist nicht vorgesehen.

Die EP 3 272 705 Al betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Ausgabe eines Fluids durch eine Ausgabevorrichtung. Das System umfasst ein oder mehrere Ausgabeeinheiten sowie ein oder mehrere mobile Geräte, wie Mobiltelefone, die jeweils von einem Fahrzeugnutzer bedient werden. Ferner ist eine zentrale Verarbeitungseinheit vorgesehen. Die mobilen Geräte sind über ein Kommunikationsnetzwerk mit der zentralen Verarbeitungseinheit in Kommunikationsverbindung. Die Ausgabeeinheiten und die mobilen Geräte umfassen jeweils drahtlose Kurzstrecken-Kommunikationsmodule, die ausgebildet sind, um eine Kurzstrecken-Kommunikationsverbindung zwischen den Ausgabeeinheiten und den mobilen Geräten herzustellen. Die mobilen Geräte sind ausgebildet, die von den Ausgabeeinheiten empfangenen Daten an die zentrale Verarbeitungseinheit zu übertragen. Eine direkte Kommunikation zwischen Ausgabeeinheit und zentraler Verarbeitungseinheit ist nicht vorgesehen. Die Volumenstrommessung sowie die Datenaufarbeitung und -Übertragung erfolgt durch einzelne, räumlich getrennte und über Kabel verbundene Komponenten, nämlich Volumenstromzähler einerseits und Tankautomat mit Datenverarbeitung und -Übertragung andererseits.

Die EP 3 196 600 Al betrifft einen Durchflussmesser für Flüssigkeiten, umfassend ein Messgehäuse und ein an das Messgehäuse koppelbares und dieses zumindest teilweise umschließendes Sensorgehäuse. Das Messgehäuse umfasst einen ersten und einen zweiten Anschluss sowie ein Messglied, welches drehbar in dem Messgehäuse gelagert ist und zumindest ein Geberelement aufweist. In dem Sensorgehäuse ist zumindest ein auf das Geberelement ansprechender Sensor zur Ermittlung einer das Messgehäuse durchfließenden Flüssigkeitsmenge angeordnet. Das Messgehäuse und das Sensorgehäuse sind als voneinander getrennte Einheiten ausgebildet.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen einer Verbrauchsmenge der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine benutzerspezifische Abgabe und Messung einer Verbrauchsmenge vereinfacht wird. Zudem soll die Vorrichtung einfach bedienbar und flexibel einsetzbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Im Gegensatz zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Kommunikationsmodule auf, nämlich ein erstes Kommunikationsmodul, welches ausgebildet ist, vorzugsweise drahtlos über eine erste Kommunikationsverbindung mit einer entfernten, zentralen Erfassungseinheit zu kommunizieren, sowie ein zweites Kommunikationsmodul, welches ausgebildet ist, über eine zweite Kommunikationsverbindung in Form einer drahtlosen Kommunikation eine Kommunikationsverbindung mit einem Benutzer-Identifizierungsmittel eines Benutzers herzustellen, um Benutzerdaten des Benutzers zu empfangen.

Durch ein in der Vorrichtung implementiertes Authentifizierungsmodul ist sichergestellt, dass die Benutzerdaten des Benutzers verifiziert und einem Konto des Benutzers zugewiesen werden können.

Zudem ist das Datenverarbeitungsmodul so ausgebildet, dass eine nach Authentifizierung an den Benutzer abgegebene und von dem Messmodul gemessene Verbrauchsgröße dem Konto des Benutzers zugeordnet und über das erste Kommunikationsmodul an die zentrale Erfassungseinheit gesendet werden kann.

Besonders bevorzugt ist das erste Kommunikationsmodul nach dem LPWA-Standard (Low Power Wide Area Standard) ausgebildet und ermöglicht insbesondere eine Kommunikation über NB-IoT (Narrowband Internet of Things) - oder LTE-M- (Long Term Evolution for Machines) Standard. Mit dem LPWA-Standard wird die Überbrückung großer Reichweiten bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch der Module erreicht. Insbesondere können batteriebetriebene Sensoren eingesetzt werden. Zudem sind die Betriebskosten gering.

Das zweite Kommunikationsmodul ist vorzugsweise als NFC (Near Field Communication) -Modul, RFID (Radio-Frequency Identification) - Schreib-/Lesegerät oder als Bluetooth- Modul ausgebildet.

Zur Kommunikation mit einem lokalen Netzwerk kann die Vorrichtung zudem vorzugsweise ein LAN-AVLAN-Modul aufweisen. Zur Standortbestimmung kann in der Vorrichtung ein GPS-Modul integriert sein.

Vorzugsweise ist das Benutzer-Identifizierungsmittel ein Mobiltelefon oder eine Chipkarte, wie RFID-Chipkarte oder NFC-Chipkarte. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung ein Zähler, insbesondere ein Volumenstromzähler, wobei das Datenverarbeitungsmodul ausgebildet ist, aus dem von dem Messmodul erzeugten Messignal die Verbrauschgröße in Form einer Verbrauchsmenge oder einer Zustandsgröße zu bestimmen und über die erste Kommunikationsverbindung direkt, d. h. ohne lokalen Server, an die zentrale Erfassungseinheit in Form eines Cloud-Servers zu übertragen.

Gemäß der Erfindung sind die nach dem Stand der Technik getrennten Komponenten, nämlich Verbrauchs- bzw. Zustandsmessung einerseits und Datenaufarbeitung und - Übertragung andererseits, in einer einzigen Vorrichtung mit interner Spannungsversorgung mit direkter Cloud- Anbindung integriert.

Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform sieht vor, dass das Messmodul ausgebildet ist, die Verbrauchsgröße in Form einer Verbrauchsmenge oder einer Zustandsgröße zu erfassen und insbesondere ein Gerät aus der Gruppe zumindest umfassend ein Durchflussmesser, ein Temperaturmesser, ein Strommesser, ein Lichtmesser, ein Druckmesser oder ein Schallmesser ist.

Vorzugsweise umfasst das Messmodul ein in einem Gehäuse der Vorrichtung integriertes Sensormodul in Form eines Maget-, Strom-, Licht-, Druck- oder Schallsensors zum direkten Erfassen der Verbrauchsgröße.

Ergänzend zu dem Sensormodul kann das Messmodul ein Aufhehmermodul zum indirekten Erfassen der Verbrauchsgröße aufweisen, wobei das Aufhehmermodul zusammen mit dem Sensormodul als integraler Bestandteil der Vorrichtung in dem Gehäuse dieser angeordnet ist oder wobei das Aufhehmermodul ein externes Modul ist, welches vorzugsweise drahtlos, insbesondere magnetisch, optisch oder über Funk, mit dem Sensormodul gekoppelt und lösbar mit einem Gehäuse der Vorrichtung verbindbar ist. Somit kann die Vorrichtung in Kombination mit einer Vielzahl von Aufhehmermodulen verwendet werden. Das Aufhehmermodul ist ausgebildet, um eine physikalische Größe aus der Gruppe umfassend zumindest Durchfluss, Temperatur, elektrischer Strom, Licht, Zeit, Masse, Druck oder Länge zu erfassen und kann vorzugsweise ein Turbinenrad-Durchflussmesser mit einem einen Magneten aufweisenden Turbinenrad, ein Ovalradzähler mit einem einen Magneten aufweisenden Ovalzahnrad, ein Temperatursensor, ein Stromsensor, ein Lichtsensor oder ein Drucksensor sein.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorrichtung ein Anschlussmodul aufweist, über das externe Leistungsmodule ansteuerbar und/oder externe Messmodule auswertbar sind, wobei insbesondere das Anschlussmodul eine optische, elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Schnittstelle ist.

Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung ein Tankautomat, wobei das Leistungsmodul eine Pumpe zur Bereitstellung bzw. Abgabe eines Fluids ist, wobei das Anschlussmodul vorzugsweise mit einem Steuereingang der Pumpe verbunden ist, wobei ein Fluideingang der Pumpe fluidtechnisch mit einem in einem Reservoir, wie Tank, enthaltenen Fluid gekoppelt ist, wobei ein Fluidausgang der Pumpe mit einem Eingang des Aufnehmermoduls in Form eines Turbinen-Durchflussmessers oder eines Ovalradzählers verbunden ist und wobei an einem Ausgang des Aufnehmermoduls die Verbrauchsstelle ankoppelbar ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen einer an eine Verbrauchsstelle gelieferten bzw. bereitgestellten Verbrauchsgröße, umfassend die folgenden Schritte:

Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen einem Datenverarbeitungsmodul und einem Benutzer-Identifizierungsmittel eines Benutzers,

- Authentifizierung des Benutzers durch Verifizierung der korrekten Identität des Benutzers,

- Starten der Bereitstellung der Verbrauchsgröße an die Verbrauchsstelle automatisch oder durch den Benutzer,

- Beenden der Bereitstellung der Verbrauchsgröße automatisch oder durch den Benutzer, - Übertragen von verbrauchsbezogenen Daten, die sich auf die Abgabe der Verbrauchsmenge beziehen, von der Abgabeeinheit an eine zentrale, entfernte Erfassungseinheit;

- ggf. Speichern der verbrauchsbezogenen Daten durch die zentrale, entfernte Erfassungseinheit.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination - , sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen;

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit externen Komponenten zum Ausgeben und Messen einer an eine Verbrauchsstelle gelieferten Verbrauchsmenge.

Fig. 1 zeigt rein schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 mit einem Messmodul 12 zum Messen einer an einer Verbrauchsstelle, wie Kfz-Tank, gelieferten Verbrauchsmenge, wie z.B. eines Kraftstoffs. Ferner umfasst die Vorrichtung 10 ein Datenverarbeitungsmodul 14, ein erstes Kommunikationsmodul 16, ein zweites Kommunikationsmodul 18, eine Anzeige- und Bedieneinheit 20, ein Authentifizierungsmodul 22, ein Stromversorgungsmodul 24 mit Batteriemodul 26 sowie gegebenenfalls ein Anschlussmodul 28.

Das erste Kommunikationsmodul 16 ist ausgebildet, um über eine erste Kommunikationsverbindung 30 eine direkte Anbindung der Vorrichtung 10 an eine zentrale Erfassungseinheit 32 zu ermöglichen. Die zentrale Erfassungseinheit 32 ist ein Cloud-Server, auf dem eine Softwareapplikation zur Erfassung und Verarbeitung von Benutzerdaten und benutzerspezifischen Verbrauchsdaten sowie zur Steuerung der Vorrichtung implementiert ist. Die Anbindung erfolgt über den LPWA-Funkstandard (Low Power Wide Area), der sich u.a. durch geringen Energieverbrauch und niedrige Materialkosten für die benötigten Kommunikationsmodule auszeichnet. Die größte Abdeckung lässt sich mit den Standards NB-IoT und LTE-M erreichen.

Das zweite Kommunikationsmodul 18 ist ausgebildet, um eine drahtlose Nahfeld- Kommunikationsverbindung 34 zwischen einem mobilen Benutzer-Identifizierungsmittel 36, wie Mobiltelefon oder RFID-Card, herzustellen. Bei Annährung des mobilen Benutzer- Identifizierungsmittels 36 an das zweite Kommunikationsmodul 18 erfolgt ein Datenaustausch, wobei Benutzerdaten des Benutzers an das Datenverarbeitungsmodul 14 übertragen werden. Die Benutzerdaten werden in dem Authentifizierungsmodul 22 verifiziert und einem Benutzerkonto zugewiesen. Eine Freigabe der Verbrauchsmenge kann nach abgeschlossener Verifizierung des Benutzers durch eine Benutzereingabe mittels der Anzeige- und Bedieneinheit 20 oder durch Zeitsteuerung erfolgen.

Gemäß der Erfindung ist das Datenverarbeitungsmodul 14 so ausgebildet, dass das von dem Messmodul 12 empfangene Messignal ausgewertet und in eine Verbrauchsmenge umgeformt wird. Ferner werden die gelesenen Benutzerdaten sowie die an den verifizierten Benutzer abgegebene und von dem Messmodul 12 gemessene Verbrauchsgröße in Form einer Verbrauchsmenge oder einer Zustandsgröße, wie Druck, über das erste Kommunikationsmodul 16 an die zentrale Erfassungseinheit 32, wie z.B. einen Cloud- Server, gesendet und dem Benutzerkonto des Benutzers zugeordnet und verrechnet. Zudem kann die Verbrauchsmenge oder die Bereitstellung der Zustandsgröße und ggf. ein entsprechender Geldbetrag berechnet und auf der Anzeigeeinheit 20 dargestellt werden.

Ergänzend kann die Vorrichtung 10 ein LAN/WLAN-Modul 38 oder ein GPS-Modul 40 aufweisen.

Vorzugsweise umfasst das Messmodul 12 ein in einem Gehäuse der Vorrichtung 10 integriertes Sensormodul 42 in Form eines Maget-, Strom-, Licht-, Druck- oder Schallsensors zum direkten Erfassen der Verbrauchsgröße.

Alternativ kann das Messmodul 12 ein mit dem Sensormodul 42 gekoppeltes Aufiiehmermodul 44, 44 ‘ zum indirekten Erfassen der Verbrauchsgröße aufweisen, wobei das Aufiiehmermodul 44‘ zusammen mit dem Sensormodul 40 als integraler Bestandteil der Vorrichtung 10 in dem Gehäuse dieser angeordnet ist oder wobei das Aufiiehmermodul 44 ein externes Modul ist, welches vorzugsweise drahtlos, insbesondere magnetisch, optisch oder über Funk, mit dem Sensormodul 42 gekoppelt und lösbar mit dem Gehäuse der Vorrichtung 10 verbindbar ist. Somit kann die Vorrichtung in Kombination mit einer Vielzahl von Aufhehmermodulen verwendet werden.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 10 in Form eines Tankautomaten zum Ausgeben und zum Messen einer an eine Verbrauchsstelle 46, wie Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, gelieferten Verbrauchsmenge.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Messmodul 12 das interne Sensormodul 42 in Form eines Magnetsensors und das externe Aufhehmermodul 44 in Form eines Turbinenrad-Durchflussmessrohrs, wobei in dem Messrohr ein einen Magneten aufweisendes Turbinenrad drehbar gelagert ist, wobei der Magnet mit dem Sensormodul 42 magnetisch gekoppelt ist und dessen Umdrehungen mitels des Sensormoduls 42 erfasst und gezählt werden. Das Aufhehmermodul 44 ist mit dem Gehäuse der Vorrichtung 10 verbunden, wie dies aus der EP 3 196 600 Alan sich bekannt ist.

An dem Anschlussmodul 28 ist eine Leistungskomponente in Form einer Pumpe 48 und eine Sensorkomponente in Form eines Füllstandmessers 50 angeschlossen.

Die Pumpe 48 und der Füllstandmesser 50 sind an einem Behälter 52, wie Tank, montiert, in dem ein Fluid 54, wie Kraftstoff, enthalten ist. Ein Fluideingang 56 der Pumpe 48 ist über eine Zuleitung 58 mit dem Fluid 54 fluidtechnisch gekoppelt und ein Fluidausgang 60 der Pumpe 48 ist über eine Rohrleitung 62 mit einem Eingang 64 des Aufhehmermoduls 44 verbunden, wobei ein Ausgang 66 des Aufhehmermoduls 44 über eine Fluidverbindung 68 wie Rohrleitung oder Schlauch mit der Verbrauchsstelle 46 koppelbar ist.

Bei Annäherung des Benutzer-Identifizierungsmittels 36 an das zweite Kommunikationsmodul 18 erfolgt eine Übertragung von Benutzerdaten. Nach Identifizierung des Benutzers erfolgt entweder nach Zeitablauf oder durch Benutzereingabe eine Freigabe der Pumpe 48 und der Start der Abgabe der Verbrauchsmenge. Die Abgabe endet durch Benutzereingabe oder durch eine Time-Out- Funktion, die z.B. über die zentrale Erfassungseinheit (Cloud-Server) einstellbar ist. Das erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass die nach dem Stand der Technik einzelnen und räumlich getrennten Komponenten, nämlich Volumenstromzähler und Tankautomat mit Datenverarbeitung- und Übertragung in einer einzigen Vorrichtung mit integrierter Volumenstrommessung und direkter Datenübertragung an einen Cloud-Server vereint sind.