Bachelorarbeit, 2009
38 Seiten, Note: 2
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
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.
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.
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.
Wärmemengenzähler, Fernauslesung, AMR, Funkübertragung, M-Bus, GSM, Modem, LonWorks, Datenfernübertragung, Modulationsverfahren, Gebäudeautomation, Zählerfernauslesung, Signal-Rausch-Verhältnis, Energieversorgungsunternehmen, Automatisierungstechnik
Die Arbeit behandelt die technologischen Grundlagen und den praktischen Einsatz von Fernübertragungssystemen für Wärmemengenzähler bei der Steirischen Gas & Wärme GmbH.
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.
Das Hauptziel ist die Erstellung einer strukturierten Entscheidungsgrundlage für die Planung neuer Fernauslesesysteme und die Bereitstellung eines Schulungsskripts für die Mitarbeiter.
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse und einer technischen Gegenüberstellung der Systeme, ergänzt durch die spezifischen Anforderungen und Erfahrungen des Praxispartners.
Im Hauptteil werden detailliert die verschiedenen Übertragungstechnologien hinsichtlich Funktionsweise, Montage, Einsatzbereich und Übertragungssicherheit analysiert.
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Automatic Meter Reading (AMR), M-Bus, Funk, GSM, Datenfernübertragung und Energieeffizienz beschreiben.
Die Modulation ist entscheidend, um Nutzdaten in einen für Antennen geeigneten Frequenzbereich zu verschieben; dabei beeinflusst sie maßgeblich die Reichweite, Fehleranfälligkeit und Datenrate.
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.
Herausforderungen sind vor allem die laufenden Kosten durch SIM-Karten sowie die eingeschränkte Verfügbarkeit in Funklöchern, was eine 100-prozentige Abdeckung erschwert.
Die Modemauslesung ist aufgrund der notwendigen analogen Teilnehmeranschlussleitungen und der zusätzlichen 230V-Versorgung montageintensiv und kostenaufwendig, was ihren Einsatz auf größere Anlagen beschränkt.
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