ES2884199T3

ES2884199T3 - Medidor de batería eficiente

Info

Publication number: ES2884199T3
Application number: ES17783636T
Authority: ES
Inventors: George Iliev; Kenneth Rigdon; Jager Johann De
Original assignee: Itron Inc
Current assignee: Itron Inc
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: US20180087943A1; US20180088599A1; US11181407B2; EP3516344B1; US20200355530A1; EP3516345B1; CA3038343C; WO2018058074A1; CA3038344C; CA3038343A1; US10533882B2; EP3516344A1; EP3516345A1; ES2880344T3; WO2018058075A1; CA3038344A1; US10663333B2

Abstract

Un procedimiento que comprende: generar (1402), en una unidad (104) de metrología de un contador (102) de servicios públicos, datos de caudal de acuerdo con un sensor de caudal de gas estático; procesar, en la unidad (104) de metrología del contador (102) de servicios públicos, los datos de caudal para producir datos de volumen de gas; en el que procesar los datos de caudal para producir los datos de volumen de gas comprende: procesar (1404) los datos de caudal para producir datos de volumen de gas sin procesar; y procesar (1408) los datos de volumen de gas sin procesar, basándose al menos en parte en los datos de temperatura del gas medidos, para producir los datos de volumen de gas; acumular (1410), en la unidad (104) de metrología del contador (102) de servicios públicos, los datos de volumen de gas para crear de ese modo datos de volumen de gas acumulados; y enviar los datos de volumen de gas acumulados desde la unidad (104) de metrología a una unidad (106) de índice del contador (102) de servicios públicos, caracterizado porque el envío de los datos de volumen de gas acumulados a la unidad de índice se retrasa en función de la carga de trabajo en la unidad (106) de índice.

Description

DESCRIPCIÓN

Medidor de batería eficiente

SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud de patente reivindica la prioridad n.° de serie de la solicitud de patente de EE. UU. 62/399.799, titulado "Medidor accionado por batería modular de energía eficiente", presentada el 26/09/2016, comúnmente asignado con la presente.

ANTECEDENTES

En un aspecto, la divulgación se define de acuerdo con la reivindicación 1. En otro aspecto, la divulgación se define según la reivindicación 10.

Los servicios públicos como los servicios de gas, agua y electricidad que se brindan a los clientes generalmente se miden en la ubicación del cliente. El consumo de energía por medidor es un problema en los medidores de gas y agua, porque estos medidores generalmente funcionan con baterías. Además, el coste es una preocupación, debido al coste agregado de los medidores utilizados por millones de clientes en todo el país.

La energía utilizada por los medidores de gas es consumida típicamente por sensores y funciones analógicas, procesamiento de datos y comunicaciones de datos. La gestión de estos gastos de energía es importante, debido a los requisitos de diseño para la duración de la batería.

El documento US2002193144 A1 describe un medidor para recopilar y comunicar datos de flujo para una mercancía que incluye un líquido, un gas o electricidad transportada a través de un sistema de medición, usando transferencia de datos inalámbrica, el medidor incluye una carcasa, un sensor para detectar un caudal de recursos y un registro para registrar la entrada de datos en el mismo, el registro incluye un procesador para procesar la entrada de datos en el mismo. También se proporciona un transmisor inalámbrico para enviar los datos detectados desde el medidor o recibir información de instrucciones a través de una antena.

El documento WO2015187182 A1 describe un dispositivo codificador y un medidor de fluido que incorpora el dispositivo codificador, en el que el medidor de fluido puede incorporar un medidor de gas que supervisa el suministro de gas a un consumidor. El dispositivo codificador está configurado para generar una señal con información que cuantifica el suministro de gas, por ejemplo, asociando el movimiento de un elemento móvil con un volumen de fluido que fluye por el contador de gas. En un ejemplo, el contador de gas puede incluir una parte metrológica con una carcasa que forma un espacio interior que encierra en su totalidad el dispositivo codificador. El dispositivo también se puede configurar con un miembro de entrada/salida que conduce la señal desde el interior del espacio interior hacia el exterior de la carcasa.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La descripción detallada se describe con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, el (los) dígito(s) más a la izquierda de un número de referencia identifica la figura en la que aparece primero el número de referencia. Los mismos números se utilizan en todos los dibujos para hacer referencia a características y componentes similares. Además, las figuras están destinadas a ilustrar conceptos generales y no a indicar elementos requeridos y/o necesarios.

La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una red de ejemplo en la que un contador de servicios públicos incluye una unidad de metrología y una unidad de índice.

La figura 2A es un diagrama de bloques que muestra un primer ejemplo de componentes dentro de la unidad de metrología y la unidad de índice.

La figura 2B es un diagrama de bloques que muestra un segundo ejemplo de componentes con la unidad de metrología y la unidad de índice.

La figura 3A es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de secuencia operativa de procesamiento dentro de un contador de servicios públicos, y que muestra una primera división de funcionalidad entre la unidad de metrología y la unidad de índice.

La figura 3B es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de secuencia operativa de procesamiento dentro de un contador de servicios públicos, y que muestra una segunda división de funcionalidad entre la unidad de metrología y la unidad de índice.

La figura 4 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 7 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 8 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 9 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo. La figura 10 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de índice de ejemplo.

La figura 11 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de índice de ejemplo.

La figura 12 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de índice de ejemplo.

La figura 13 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de una unidad de índice de ejemplo.

La figura 14 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de un medidor que incluye una unidad de metrología y una unidad de índice según una realización de la presente divulgación.

La figura 15 es un diagrama de flujo que muestra varias técnicas, según una realización de la presente divulgación, mediante las cuales se puede enviar un mensaje con datos desde la unidad de metrología a la unidad de índice.

La figura 16 es un diagrama de flujo que muestra técnicas de ejemplo mediante las cuales se opera una unidad de metrología.

La figura 17 es un diagrama de flujo que muestra técnicas de ejemplo mediante las cuales se opera una unidad de metrología.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Visión general

La divulgación describe técnicas para procesar de manera más eficiente los datos de metrología de una manera que conserve la energía de la batería y el ancho de banda de la red o del bus de datos en un medidor de gas natural, agua u otro servicio público, y particularmente en el funcionamiento de una unidad de metrología y una unidad de índice. En un ejemplo de las técnicas, la unidad de metrología procesa mediciones de caudal para calcular un volumen de gas crudo. Luego, la unidad de metrología realiza cálculos utilizando datos de temperatura para corregir los datos de volumen de gas sin procesar y crear datos de volumen de gas corregidos. Ventajosamente, los datos de temperatura pueden descartarse (por ejemplo, sobrescribirse en la memoria) en lugar de transmitirse a la unidad de índice. Esto da como resultado un ahorro sustancial de energía de la batería y ancho de banda del bus de datos. La unidad de metrología luego acumula datos corregidos de volumen de gas (o volumen de agua) para su posterior transmisión, que puede ser en respuesta a una demanda de la unidad de índice. El envío de los datos del volumen de gas acumulado a la unidad de índice se retrasa según la carga de trabajo en la unidad de índice. También ventajosamente, la transmisión de datos de volumen de gas corregidos no es crítica en el tiempo, a diferencia de la transmisión de datos de caudal en contadores de gas conocidos. En consecuencia, se obtienen ahorros considerables en energía, duración de la batería y transmisión de datos dentro del medidor.

Ejemplos de sistemas y técnicas

La figura 1 muestra un sistema 100 de ejemplo en el que un contador 102 de servicios públicos incluye una unidad 104 de metrología y una unidad 106 de índice. El contador 102 de servicios públicos puede configurarse para medir gas, agua u otro producto utilizado por un cliente de servicios públicos. La unidad 104 de metrología puede medir el flujo de fluido a través de una tubería 108. El fluido puede ser gas o agua. La unidad 104 de metrología puede examinar aspectos del flujo de fluido y generar datos relacionados con la velocidad, temperatura, volumen, vibración u otras características del fluido.

La unidad 104 de metrología puede comunicar información de recursos a la unidad 106 de índice. En un ejemplo de la comunicación, la unidad 106 de índice solicita o extrae información de recursos de la unidad 104 de metrología. La solicitud puede ser en forma de mensaje, señal de interrupción u otra técnica. En un ejemplo alternativo de la comunicación, la unidad de metrología envía la información de recursos a la unidad de índice de acuerdo con un programa reconocido y/o entendido mutuamente. En otro ejemplo de comunicación, la unidad de metrología envía la información a la unidad de índice. La unidad 106 de índice comunica datos relacionados con el consumo de vuelta a uno o más servidores 110 de un proveedor de servicios públicos. En el sistema 100 de ejemplo, se pueden usar uno o más intermediarios para transmitir datos (por ejemplo, datos de consumo) desde el contador 102 de servicios públicos al proveedor 110 de servicios públicos. En un ejemplo, la unidad 106 de índice comunica datos relacionados con el consumo a través de una señal 112 electromagnética inalámbrica a un dispositivo 114 lector. Los datos se pueden mover desde el dispositivo 114 lector mediante cable o conexión de radiofrecuencia (RF) a un servidor 110 de servicios públicos, a través de una o más redes 118, u otros medios. En otro ejemplo, el contador 102 de servicios públicos (por ejemplo, mediante el funcionamiento de la unidad 106 de índice) comunica datos relacionados con el consumo a una persona a través de una pantalla. Luego, la persona ingresa los datos relacionados con el consumo en el lector 114. En otro ejemplo, el contador 102 de servicios públicos y/o la unidad 106 de índice comunica datos relacionados con el consumo a través de la señal 116 electromagnética inalámbrica a uno o más dispositivos en la red 118. En este ejemplo, el dispositivo o dispositivos de la red 118 pueden ser uno o más de otro contador de servicios públicos, un nodo de recogida, una estación de base celular u otro dispositivo de comunicación. La red 118 puede ser una red compuesta, que incluye redes públicas, propietarias y/o de empresas de servicios públicos, y/o Internet, y/u otras combinaciones de redes.

Usando el dispositivo 114 lector y/o la red 118, los datos (por ejemplo, datos de consumo de servicios públicos del cliente) llegan al servidor 110 de servicios públicos desde la unidad 106 de índice del contador 102 de servicios públicos. El proveedor de servicios utiliza los datos relacionados con el consumo en el servidor 110 de servicios públicos para realizar una o más acciones relacionadas con los servicios públicos, tales como generar una factura, identificar patrones de uso, asignar recursos de servicios públicos, responder a fugas del sistema, iniciar encendidos o apagados de servicios públicos u otras acciones.

El contador 102 de servicios públicos puede incluir un recinto 120. La unidad 104 de metrología también puede tener un recinto 122, a través del cual hay un flujo 122 de gas y conexiones a la tubería 108. El proceso de medición del flujo de gas lo realiza la unidad 104 de metrología, y los datos totalizados se notifican a la unidad 106 de índice, que puede estar contenida dentro de un recinto 124. Por tanto, el flujo 122 de gas está contenido dentro del recinto 122 de la unidad 104 de metrología, y la unidad 106 de índice está separada de ese flujo.

La figura 2A muestra un ejemplo de componentes de un contador 102 de servicios públicos que tiene una unidad 104 de metrología y una unidad 106 de índice y, por tanto, muestra una posible implementación de los dispositivos mostrados en la figura 1. En un ejemplo, la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice se implementan como dispositivos físicamente separados acoplados por un enlace 200. Una ventaja de esta implementación separada es que se simplifica el mantenimiento del sistema combinado (por ejemplo, el medidor 102). Por ejemplo, en un medidor de gas, con implementación separada, si la unidad 106 de índice falla, se puede reemplazar sin perturbar la interfaz de la unidad 104 de metrología con la tubería de gas. De manera similar, si las condiciones de comunicación entre la unidad 106 de índice y la red 118 o el lector 114 son difíciles, la ubicación de la unidad de índice se puede mover sin perturbar la unidad 104 de metrología y/o su interfaz con la tubería de gas. La implementación separada de la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice también facilita la flexibilidad y simplicidad en el diseño de sistemas de medición que utilizan diferentes técnicas de medición. En el ejemplo de un medidor de gas, una única unidad 106 de índice se puede emparejar alternativamente con unidades de metrología usando diferentes tecnologías, tales como técnicas de medición de fluidos mecánicos, técnicas de medición de fluidos ultrasónicos, medición de flujo másico térmico u otras técnicas de medición. Esto permite utilizar una única unidad 106 de índice en sistemas que utilizan diferentes tecnologías de metrología, lo que da como resultado eficiencias de fabricación y suministro.

La unidad 104 de metrología incluye uno o más sensores 202. En un ejemplo, una pluralidad de sensores 202 pueden estar presentes en la unidad 104 de metrología. En el ejemplo, un sensor 202 de metrología puede incluir uno o más de un sensor ultrasónico, un sensor de temperatura, un sensor de inclinación, un sensor de flujo másico térmico y/u otro sensor(es). Otros sensores pueden estar relacionados con la temperatura, la inclinación (por ejemplo, la inclinación de la unidad 104, lo que indica una posible manipulación) y otros factores. Los sensores 202 están acoplados al procesador 204. En un ejemplo, el procesador 204 es un ASIC, FPGA, microprocesador de propósito general, microcontrolador, sistema o PC en un chip/tarjeta, u otro mecanismo de procesamiento. Aunque se muestra como un solo bloque, el procesador 204 puede implementarse como uno o más dispositivos separados. En un ejemplo, los sensores 202 pasan las lecturas del sensor al procesador 204. El procesador 204 está acoplado a la memoria 206. Aunque se muestran como bloques separados, el procesador 204 y la memoria 206 pueden implementarse como un solo dispositivo o como múltiples dispositivos. El procesador 204 envía las lecturas de los sensores obtenidas de los sensores 202 a la memoria 206 para su almacenamiento. En un ejemplo, el procesador 204 realiza una o más operaciones en las lecturas del sensor tales como acumulación, refinamiento y/o mejora de la medición, adquisición, utilización y/o almacenamiento de datos de temperatura, u otros cálculos. El procesador 204 también puede utilizar controladores y dispositivos de hardware apropiados para comunicarse con la unidad 106 de índice.

El procesador 204 está acoplado a la interfaz 208. En un ejemplo, la interfaz 208 es un conector de múltiples clavijas, que puede ser soportado por uno o más circuitos integrados, según lo requiera un diseño particular. En un ejemplo, dos o más pines de la interfaz 208 proporcionan conexiones para alimentación, retorno y/o tierra desde el enlace 200, para así proporcionar energía y tierra para uno o más componentes en la unidad 104 de metrología. Por ejemplo, un primer conjunto de pines en la interfaz 208 proporciona una primera conexión a tierra y alimentación (por ejemplo, 3 voltios) para el procesador 204. Un segundo conjunto de clavijas puede proporcionar energía (por ejemplo, 12 voltios) y tierra para el motor 210 de la válvula. En otro ejemplo, uno o más pines de la interfaz 208 se utilizan para las comunicaciones entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice. Las comunicaciones pueden ser en serie, en paralelo, propietarias y/o según un estándar. En un ejemplo, las comunicaciones entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice se realizan a través de un enlace en serie a través de la interfaz 208, el cable 200 y la interfaz 212. Los componentes de la unidad 104 de metrología pueden recibir líneas de comunicación, tierra y energía que se encaminan directa o indirectamente (por ejemplo, a través de otros componentes) desde la interfaz 208. La unidad 104 de metrología puede utilizar buses de datos y/o energía o cableado de circuito impreso, que puede estar conectado a la interfaz 208, para proporcionar conectividad de datos y energía a algunos o todos los dispositivos.

En un ejemplo, la unidad 104 de metrología incluye un motor 210 de válvula. El motor 210 de válvula funciona para abrir o cerrar una válvula, y de ese modo proporcionar control total o parcial sobre el volumen o la velocidad de flujo de un material, como gas o agua, a través de una tubería a la que está conectada la unidad 104 de metrología. El motor 210 de válvula puede estar acoplado al procesador 204, un bus de energía y/o datos, o directamente a la interfaz 208. Alternativa o adicionalmente, el motor 210 de válvula se puede unir al controlador 224 del motor sobre la interfaz y el enlace 200. Por consiguiente, el controlador 224 del motor y/o el procesador 204 pueden proporcionar señales de control y/o energía al motor 210 de válvula para facilitar la apertura o cierre de una válvula en la tubería (por ejemplo, la tubería 108 de la figura 1).

La unidad 104 de metrología está acoplada a la unidad 106 de índice, tal como mediante una conexión 200 cableada, óptica y/o RF. En un ejemplo, la conexión 200 es un conector, cable y/o conductor de varios hilos que proporciona conexiones de alimentación y comunicación y rendimiento. En el ejemplo mostrado, la conexión 200 se acopla mediante cableado o cable, entre la interfaz 208 de la unidad 104 de metrología y la interfaz 212 de la unidad 106 de índice. En una implementación que tiene una conexión por cable, la unidad 104 de metrología puede recibir energía de la unidad 106 de índice.

La unidad 106 de índice puede incluir una radio 214. En un ejemplo, la radio 214 incluye un amplificador de potencia, transmisor, receptor, filtros, interruptores y otros circuitos para soportar la comunicación RF inalámbrica. La radio 214 está acoplada a una o más antenas para transmitir y/o recibir señales inalámbricas. En un ejemplo, las señales se envían hacia o desde el lector 114 o dispositivo(s) en la red 118 (ambos mostrados en la figura 1). Aunque se muestra dentro de la unidad 106 de índice, la antena puede estar alojada dentro, parcialmente dentro o fuera de la unidad de índice. La radio 214 se puede acoplar al procesador 216. En un ejemplo, el procesador 216 es similar al procesador 204 y se implementa como uno o más ASIC, FPGA, microprocesadores u otros mecanismos de procesamiento. El procesador 216 está acoplado a la memoria 218, por ejemplo, mediante un bus de datos que conecta algunos o todos los dispositivos de la unidad 106 de índice. Aunque se muestran como bloques separados, el procesador 216 y la memoria 218 pueden implementarse como un solo dispositivo o como múltiples dispositivos. El procesador 216 se puede acoplar a la interfaz 212, ya sea mediante cableado directo, placa de circuito impreso o uno o más buses de datos y/o direcciones. En un ejemplo, la interfaz 212 es similar a la interfaz 208 de la unidad 104 de metrología y permite el suministro de energía a la unidad 104 de metrología desde la unidad 106 de índice y el intercambio de comunicación entre las dos unidades. En un ejemplo, el procesador 216 recibe información de metrología de la unidad 104 de metrología a través del conector 200 y la interfaz 212. El procesador 216 almacena la información de metrología en la memoria 218. En un ejemplo, el procesador 216 realiza una o más operaciones sobre la información de metrología tal como acumulación o cálculos matemáticos y almacena el resultado en la memoria 218. En un ejemplo, el procesador 216 envía la información de metrología al dispositivo 114 lector o dispositivos en la red 118 (ambos mostrados en la figura 1) a través de la radio 214 y la antena asociada.

La unidad 106 de índice incluye una fuente 220 de alimentación acoplada a una batería 222. La batería 222 puede incluir una o más celdas y/o baterías. La fuente 220 de alimentación extrae energía de la batería 222 y suministra energía regulada por tensión a uno o más elementos de la unidad 106 de índice o la unidad 104 de metrología. En un ejemplo, la fuente 220 de alimentación proporciona energía a un primer nivel de tensión y/o corriente a elementos tales como el procesador 216 y el procesador 204 y energía a un nivel de tensión diferente al controlador 224 del motor y un amplificador de potencia dentro de la radio 214. Por consiguiente, la fuente 220 de alimentación proporciona niveles de tensión consistentes y/o deseados a diferentes niveles de corriente de salida y/o diferentes tensiones de batería (por ejemplo, cuando la batería se descarga). La fuente 220 de alimentación se puede acoplar al procesador 216, la memoria 218, la radio 214, el controlador 224 del motor y otros componentes de la unidad 106 de índice mediante conexiones directas o el uso de un bus de alimentación de la unidad de índice. La fuente 220 de alimentación también puede suministrar energía a elementos de la unidad 104 de metrología a través de la interfaz 212, el conector 200 y la interfaz 208.

En un ejemplo, la unidad 106 de índice incluye un controlador 224 del motor. El controlador 224 del motor puede estar acoplado a buses de datos y energía, o directamente al procesador 216. El controlador 224 del motor también puede, o como alternativa, estar acoplado al motor 210 de válvula a través de la interfaz 212, el conector 200 y la interfaz 208. En un ejemplo, el controlador 224 del motor suministra una o más señales y/o niveles de potencia al motor de la válvula 210 para hacer que el motor de la válvula abra o cierre una válvula y encienda o apague el flujo de fluido a través de una tubería a la que la unidad 104 está adjunta.

En un ejemplo, la unidad 106 de índice incluye uno o más sensores 226 acoplados al procesador 216. En un ejemplo, los sensores 226 pueden incluir un sensor de inclinación, un sensor de vibración, un detector de fugas y/u otros sensores. En un ejemplo, el procesador 216 usa la información de un sensor 226 para realizar cálculos sobre los datos recibidos de la unidad 104 de metrología. En otro ejemplo, la información del sensor 226 es comunicada por el procesador 216 al proveedor 110 de servicios públicos (de la figura 1) para usar en decisiones para encender o apagar el servicio público a un cliente.

Una interfaz 228 de usuario puede incluir una pantalla para mostrar información. En un ejemplo, un trabajador puede presionar un botón y ver los datos mostrados en respuesta a la activación del botón. Los datos visualizados pueden introducirse en el dispositivo 114 lector de la figura 1, para su transmisión al servidor 110 de servicios públicos. La disposición de los elementos que se ve en la figura 2A es un ejemplo de selección y disposición de componentes. En otro ejemplo, los componentes usados en la unidad 104 de metrología y/o la unidad 106 de índice pueden reemplazarse con diferentes componentes. Además, los componentes, su equivalente y/o su reemplazo, pueden transferirse entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice. Por ejemplo, el controlador 224 del motor, el sensor 226, la fuente 220 de alimentación y la batería 222 pueden moverse, retirarse, duplicarse y/o reorganizarse entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice.

La figura 2B muestra un ejemplo de componentes de un contador 250 de servicios públicos que tiene una unidad 104 de metrología y una unidad 106 de índice y, por lo tanto, muestra una posible implementación de los dispositivos mostrados en la figura 1. En el ejemplo mostrado, el contador 250 de servicios públicos es similar al contador 102 mostrado en las figuras 1 y 2. Sin embargo, el medidor 250 funciona con baterías 258 internas. Por consiguiente, la unidad 252 de metrología puede totalizar los datos de consumo de gas sin energía proporcionada por la unidad 254 de índice. Además, la unidad 252 de metrología puede configurarse para calcular un volumen de gas que sea exacto dentro de un valor de umbral o error de umbral, sin la ayuda o intervención de la unidad 254 de índice. El valor de umbral o el error permitido puede basarse en requisitos legales y/o comerciales, como una fracción particular de un porcentaje de inexactitud.

Ventajosamente, la unidad 252 de metrología es una unidad autónoma. En consecuencia, la unidad 254 de índice puede ser reemplazada por una unidad diferente del mismo de diseño diferente sin que resulte en la necesidad de rediseñar, recalibrar y/o recertificar (por ejemplo, por una agencia gubernamental) de la unidad 252 de metrología. Esto permite que la unidad de índice sea reemplazada por un coste mucho menor que en el caso en el que la unidad de metrología y la unidad de índice comparten componentes, software, energía y/o roles en el cálculo de datos de volumen de gas y/o datos de consumo de gas totalizado. Dicho reemplazo no implica la necesidad de rediseñar, recalibrar y/o recertificar la unidad de metrología.

La unidad 252 de metrología incluye una o más baterías 258, que pueden alimentar varios componentes, incluyendo uno o más sensores 202, el procesador 204, la memoria 206, el controlador 224 del motor, el motor 210 de válvula, el dispositivo 264 de comunicaciones y/u otros componentes. En el ejemplo mostrado, las baterías 258 proporcionan energía a los componentes a través de una fuente 260 de alimentación, que proporciona tensiones regulados a los niveles de corriente deseados. En consecuencia, a medida que se descarga la batería, se proporciona energía regulada a los componentes de la unidad 252 de metrología.

Una interfaz 260, 262 entre la unidad 252 de metrología y la unidad 254 de índice puede estar cableada o inalámbrica. En el contador 250 de servicios públicos de la figura 2B, se puede usar una interfaz inalámbrica, en parte porque ambas unidades funcionan con sus respectivas baterías y no se requiere cableado para proporcionar energía entre las unidades. La interfaz 260, 262 puede incluir dispositivos 264, 266 de comunicaciones, que pueden estar basados en tecnologías ópticas, de radiofrecuencia, magnéticas u otras.

Las figuras 3A y 3B muestran configuraciones de ejemplo adicionales de los contadores 300 y 350 de servicios públicos, respectivamente. Cada medidor está configurado con una unidad de metrología y una unidad de índice. Sin embargo, la ubicación y/o el diseño de varios bloques funcionales distinguen los dos ejemplos.

La figura 3A es un diagrama de bloques que muestra una secuencia de procesamiento de ejemplo dentro de un contador 300 de servicios públicos y que muestra una primera división de funcionalidad entre una unidad 302 de metrología y una unidad 304 de índice. En el ejemplo, una interfaz 306 de la unidad 302 de metrología se comunica con una interfaz 308 de la unidad 304 de índice. Si bien la interfaz 306, 308 se muestra como una interfaz en serie cableada, podrían sustituirse las interfaces paralelas, radiofrecuencia, magnética, óptica y otras tecnologías. Un par de transductores 310 ultrasónicos es representativo de los dispositivos sensores de flujo de gas. Los transductores 310 ultrasónicos proporcionan una o más señales de salida a un procesador 312. En el ejemplo mostrado, los transductores ultrasónicos se definen al menos en parte en hardware. En una configuración posible, los transductores ultrasónicos envían una o más ondas acústicas en direcciones opuestas y miden un tiempo diferencial de transmisión de las dos ondas para producir una señal de velocidad del gas. Los transductores 310 ultrasónicos o un dispositivo diferente pueden medir la temperatura del gas, que se proporciona al procesador 312. El bloque funcional AT (temperatura) 314 puede definirse dentro del procesador y puede configurarse para recibir datos de temperatura como entrada. El bloque 314 T puede configurarse para acondicionar la señal de temperatura recibida para su transmisión a la interfaz en serie, tal como para un uso posterior, tal como para la calibración del medidor. La información de temperatura procesada en el bloque 314 T puede enviarse al procesador 326 para ser utilizada por un bloque 316 de factor C (es decir, bloque de factor de compensación de temperatura). Mientras que el bloque 314 T se muestra en la unidad 302 de metrología y es operado por el procesador 312, los datos de temperatura sin procesar podrían pasarse a la unidad 304 de índice del medidor 300, y el bloque T podría ubicarse en la unidad 304 de índice y podría ser ejecutado por el procesador 326. El bloque 316 de factor C utiliza la información de temperatura para producir datos utilizables para refinar las mediciones de volumen de gas calculadas de acuerdo con la temperatura del gas y la temperatura base. Un bloque 318 dt procesa la información de medición de la temporización de la señal, que puede estar en el rango de nanosegundos (u otro rango, según lo indicado por los requisitos de diseño). El bloque dt puede procesar una diferencia en la medición de tiempo de una señal ultrasónica enviada corriente arriba y una señal ultrasónica enviada corriente abajo. Se puede considerar que tales señales son de tiempo en sentido ascendente (T-up) y tiempo en sentido descendente (T-down). Tales señales pueden ser incrementalmente (es decir, muy ligeramente) diferentes, como resultado del movimiento del gas (flujo) a medida que las señales se mueven a través de la corriente de gas. La diferencia se puede utilizar para ayudar en el cálculo de la velocidad del flujo de gas. Las señales de tiempo diferencial pueden enviarse al bloque 320 V (m/s), donde se calcula la velocidad de la corriente de gas (por ejemplo, en metros por segundo). La velocidad puede calcularse en parte considerando la longitud del camino de la señal ultrasónica, el ángulo de transmisión de la señal y otros factores. En un bloque 322 Q (l/h), se determina y/o aplica una sección transversal del flujo de gas. La notación de longitud/altura también puede representar cálculos más complejos de la sección transversal. Por consiguiente, los bloques 320 y 322 calculan información a partir de la cual es posible derivar el flujo de gas de acuerdo con la velocidad y una sección transversal a través de la cual se mueve el gas. El bloque 324 de ganancia se utiliza como control de la intensidad y amplitud de la señal, y ayuda a compensar la temperatura del gas, la presión del gas, la composición del gas y otros factores. El bloque 324 de ganancia se puede configurar para recibir y transmitir información, de modo que la ganancia se pueda determinar basándose en la entrada recibida del transductor ultrasónico. Además, el bloque 324 de ganancia puede configurarse para recibir información de modo que pueda establecerse un nivel deseado de ganancia (por ejemplo, amplitud de señal), y puede configurarse una trama de datos para la transmisión a la unidad 304 de indexación del medidor 300. El nivel de ganancia también puede usarse para determinar la funcionalidad del transductor. Por ejemplo, un nivel de ganancia alto y/o saturación en combinación con un nivel de señal bajo y/o datos erróneos pueden indicar que el transductor 310 está cerca de su fin de vida. En otro ejemplo, si la ganancia está por encima de un valor umbral, se puede suponer un fallo del transductor ultrasónico. Los datos que representan un volumen de gas que fluye a lo largo del tiempo pueden acumularse a lo largo del tiempo en un acumulador. En el ejemplo mostrado, el bloque 328 Vm (m3) está ubicado en el procesador 326 y acumula volumen de gas (por ejemplo, en metros cuadrados) a medida que se mide a lo largo del tiempo. El volumen calculado en el bloque 328 Vm (m3) puede considerarse como datos de volumen sin procesar, que se ajustan a la temperatura en el bloque 330 Vb. La salida del bloque 316 de factor C puede usarse como entrada por el bloque 330 Vb para calcular un volumen de gas ajustado a la temperatura.

La figura 3B es un diagrama de bloques que muestra una secuencia de procesamiento de ejemplo dentro de un contador 350 de servicios públicos y que muestra una segunda división de funcionalidad entre la unidad 352 de metrología y la unidad 354 de índice. En el ejemplo, un procesador 356 está configurado para recibir datos de ganancia, flujo de gas y temperatura del gas desde el transductor 310 ultrasónico. En el procesador 356, el bloque 324 de ganancia, el bloque 318 dt, el bloque 320 V (m/s), el bloque 322 Q (l, h), el bloque 314 T y el bloque 316 del factor C son similares a la disposición que se ve en la figura 3A. Sin embargo, el bloque 328 Vm (m3), el bloque 330 Vb y el bloque de datos de calibración del medidor 332 están configurados para su funcionamiento por el procesador 356 de la unidad 352 de metrología.

Ejemplo de transmisión de mensajes

Las figuras 4-17 son diagramas de flujo que muestran un ejemplo de procesos 400-1700 que son representativos de técnicas para su uso en medidores de servicios públicos y otros dispositivos que tienen comunicaciones internas. Los procesos pueden, pero no necesariamente, ser implementados en su totalidad o en parte por el sistema 100 y/o los medidores de las figuras 1 a 3. En algunos ejemplos de las técnicas que se discuten en el presente documento, los procedimientos de funcionamiento pueden realizarse mediante uno o más circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC) o pueden realizarse mediante un procesador de propósito general que utiliza software definido en medios legibles por ordenador. En los ejemplos y técnicas discutidos en este documento, la memoria 206, 218 puede comprender medios legibles por computadora y puede tomar la forma de memoria volátil, como memoria de acceso aleatorio (RAM) y/o memoria no volátil, como memoria de solo lectura (ROM) o memoria RAM flash. Los dispositivos de medios legibles por computadora incluyen medios volátiles y no volátiles, extraíbles y no extraíbles implementados en cualquier procedimiento o tecnología para el almacenamiento de información, como instrucciones legibles por computadora, estructuras de datos, módulos de programa u otros datos para su ejecución por uno o más procesadores de un dispositivo informático. Ejemplos de medios legibles por computadora incluyen, pero no se limitan a, memoria de cambio de fase (PRAM), memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), memoria de acceso aleatorio dinámica (DRAM), otros tipos de memoria de acceso aleatorio (RAM), lectura -sólo memoria (ROM), memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), memoria flash u otra tecnología de memoria, memoria de disco compacto de solo lectura (CD-ROM), discos versátiles digitales (DVD) u otro almacenamiento óptico, casetes magnéticos , cinta magnética, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio no transitorio que pueda usarse para almacenar información para el acceso a través de un dispositivo informático.

Como se define en este documento, los medios legibles por computadora no incluyen los medios transitorios, tales como señales de datos modulados y ondas portadoras y/o señales.

Las figuras 4 a 9 son diagramas de flujo que muestran el funcionamiento de una unidad de metrología de ejemplo, tal como la unidad 104 de metrología de las figuras 1 y 2. Sin embargo, acciones similares pueden ser realizadas alternativamente por una unidad de metrología similar o alternativa.

La figura 4 muestra la operación 400 de ejemplo de una unidad de metrología, en la que los datos de las lecturas del sensor se envían a una unidad de índice. En el bloque 402, la unidad 104 de metrología realiza una lectura de sensor. En un ejemplo, la lectura del sensor es una medición del tiempo de propagación, que puede realizarse mediante un par de sensores ultrasónicos. En el bloque 404, la unidad 104 de metrología envía la lectura del sensor a la unidad 106 de índice. En un ejemplo, la unidad 104 de metrología realiza la lectura del sensor varias veces para asegurar una medida precisa de la cantidad de recurso consumido. Por ejemplo, con las mediciones de caudal, el caudal medido se puede convertir en una medición de volumen. Si las mediciones de la tasa de flujo se toman juntas, el volumen derivado de cada medición de la tasa de flujo es una aproximación precisa del volumen real de recurso (por ejemplo, fluido, gas, agua) consumido desde la última medición. Sin embargo, si las mediciones de la tasa de flujo se toman más separadas, es posible que la tasa de flujo haya cambiado significativamente entre las mediciones, y el cálculo de volumen de una medición de flujo no se aproximará con precisión al volumen de recurso consumido desde la última medición de flujo. En un ejemplo, para obtener suficiente precisión, la unidad 104 de metrología realiza una lectura del sensor ultrasónico del caudal aproximadamente cada uno o dos segundos. La lectura es entonces enviada por la unidad 104 de metrología a la unidad 106 de índice. En un ejemplo, la unidad 106 de índice extrae la lectura según sea necesario o para ajustarse a un programa, etc. En el ejemplo, la unidad 106 de índice puede enviar una demanda a la unidad 104 de metrología y recibir datos en respuesta a la demanda.

La figura 5 muestra la operación 500 de ejemplo de una unidad de metrología, en la que los datos de las mediciones del sensor se utilizan en cálculos, y los datos calculados se envían (por ejemplo, en respuesta a una demanda, en un proceso de extracción) a una unidad de índice. En el bloque 502, una unidad 104 de metrología realiza una lectura de sensor. El bloque 502 se puede realizar de manera similar a un bloque correspondiente en la figura anterior. En el bloque 504, la unidad 104 de metrología calcula una métrica basada en la lectura del sensor. En un ejemplo, la lectura del sensor es una lectura del sensor ultrasónico del caudal. En este ejemplo, la unidad 104 de metrología convierte el caudal en una métrica de volumen. En otro ejemplo, la unidad 104 de metrología realiza tanto un cálculo de volumen como un cálculo de compensación de temperatura en la lectura del sensor para generar una métrica de volumen con compensación de temperatura. En el bloque 506, la unidad 104 de metrología envía (por ejemplo, en respuesta a una demanda de la unidad de índice, en un proceso de "extracción") la métrica a la unidad 106 de índice.

En algunas circunstancias, es beneficioso reducir el número de comunicaciones entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice. La cantidad de energía usada para comunicar las lecturas o métricas del sensor desde la unidad 104 de metrología a la unidad 106 de índice representa una porción significativa de la energía de la batería usada por todo el sistema. Por lo tanto, la reducción de la energía para las comunicaciones entre estas unidades da como resultado una vida útil adicional de la batería, una reducción en el tamaño o número de baterías o energía adicional disponible para otros fines.

La figura 6 muestra la operación 600 de ejemplo de una unidad de metrología, en la que se realiza la acumulación de datos, lo que permite transmisiones de datos menos frecuentes y, en consecuencia, mayores ahorros de energía. Si bien los bloques se muestran en una secuencia, las técnicas descritas en dos o más bloques podrían realizarse simultáneamente. En el bloque 602, una unidad 104 de metrología realiza una lectura de sensor. En un ejemplo, un sensor ultrasónico proporciona una medición del tiempo de propagación, a partir de la cual se puede calcular el caudal. En un ejemplo, los cálculos se realizan en la unidad de metrología. En el bloque 604, la unidad 104 de metrología acumula la lectura del sensor. En un ejemplo, el procesador 204 toma la lectura actual y la suma a un valor acumulado en la memoria 206. En el bloque 606 de decisión, la unidad 104 de metrología determina si ha habido una cantidad suficiente, deseada y/o umbral de acumulación de lecturas de sensor acumuladas y/u otros datos. En un ejemplo, la acumulación se considera suficiente si la unidad de índice ha solicitado datos a la unidad de metrología. La solicitud puede ser parte de un proceso de "extracción", mediante el cual la unidad de índice extrae datos de la unidad de metrología, o la solicitud puede ser parte de un proceso de "inserción", mediante el cual la unidad de metrología envía los datos sin un solicitud de datos correspondiente. En un ejemplo, la unidad 104 de metrología determina la completitud de la acumulación usando un contador para rastrear un número de acumulaciones a realizar, o un período de tiempo durante el cual acumular. En otro ejemplo, la unidad 104 de metrología realiza acumulaciones de manera continua. A intervalos, la unidad 104 de metrología puede recibir una notificación, solicitud, demanda y/o interrupción de la unidad 106 de índice. En el caso de tal demanda de la unidad 106 de índice, la unidad de metrología procede al bloque 608. En el bloque 608, la unidad 104 de metrología envía la lectura acumulada del sensor a la unidad 106 de índice. Si la unidad de metrología no detecta demanda de la unidad de índice, las funciones de sensor y acumulación continúan en el bloque 602. Ventajosamente, acumulando las lecturas del sensor en la unidad 104 de metrología, el número de comunicaciones entre la unidad 104 de metrología y la unidad 106 de índice puede reducirse significativamente sin sacrificar la precisión de la función de medición. En un ejemplo, en lugar de comunicar una lectura de sensor de la unidad 104 de metrología cada uno o dos segundos en respuesta a, o en sincronización con, la toma de lecturas de sensor, la unidad 104 de metrología puede enviar lecturas de sensor acumuladas, por ejemplo, en respuesta a una demanda de la unidad 106 de índice, cada minuto, cada hora, cada 12 horas, o incluso más. Ventajosamente, las transmisiones de datos acumulados no son críticas en el tiempo. En consecuencia, se pueden realizar otros eventos críticos en el tiempo y la notificación de los datos acumulados se puede retrasar o ajustar de otro modo. Los ahorros de batería de la acumulación y la reducción asociada en las transmisiones son significativos.

La figura 7 muestra la operación 700 de ejemplo de una unidad de metrología, en la que se realizan cálculos y acumulación de datos, lo que permite transmisiones de datos menos frecuentes y, en consecuencia, mayores ahorros de energía. En el bloque 702, la unidad 104 de metrología realiza una lectura de sensor. En el bloque 704, la unidad 104 de metrología acumula la lectura del sensor. En el bloque 706 de decisión, la unidad 104 de metrología determina si se ha recibido una solicitud, demanda o interrupción de la unidad de índice, solicitando datos. En el bloque 708, si se recibió una solicitud, la unidad 104 de metrología calcula una métrica basada en las lecturas acumuladas del sensor. En el bloque 710, la unidad 104 de metrología envía la métrica, los datos calculados y/o los datos acumulados a la unidad 106 de índice, en respuesta a la solicitud en el bloque 706. Si no se recibió ninguna solicitud o demanda en el bloque 706, las lecturas del sensor y la acumulación continúan, en los bloques 702 y 704

La figura 8 muestra la operación 800 de ejemplo de una unidad de metrología, que en algunas configuraciones puede ser un esclavo con respecto a la unidad de índice. La relación puede utilizar técnicas en las que la unidad de índice "extrae" datos de la unidad de metrología, por ejemplo, enviando a la unidad de metrología una demanda de datos. En respuesta a la demanda de la unidad de índice, la unidad de metrología envía datos de metrología a la unidad de índice. En el bloque 802, la unidad 104 de metrología envía datos de la unidad de metrología a la unidad 106 de índice. En un ejemplo, la memoria 206 incluye uno o más dispositivos de memoria no volátiles. En este ejemplo, la memoria no volátil almacena uno o más datos de calibración del sensor 202, información de identificación para la unidad 104 de metrología u otra información. Ventajosamente, la información de calibración o identificación almacenada en la unidad 104 de metrología puede aumentar la modularidad de todo el sistema. Por ejemplo, si la información de calibración se almacena en la unidad 104 de metrología en lugar de en la unidad 106 de índice, la unidad 104 de metrología se puede calibrar por separado de la unidad 106 de índice. Además, la unidad 106 de índice se puede reemplazar fácilmente sin perturbar la unidad 104 de metrología. En un ejemplo, los datos de la unidad de metrología se envían como un mensaje distinto. En otro ejemplo, los datos de la unidad de metrología pueden enviarse como parte de otro mensaje, como los mensajes enviados en los bloques 404, 506, 608 o 710 de etapas de las figuras 4, 5, 6 y 7, respectivamente.

La figura 9 muestra la operación 900 de ejemplo de una unidad de metrología, en la que la unidad de metrología recibe un mensaje de configuración, y posteriormente envía datos de acuerdo con las instrucciones de configuración recibidas en el mensaje. En el bloque 902, la unidad 104 de metrología recibe un mensaje de configuración de la unidad 106 de índice. En un ejemplo, el mensaje de configuración se recibe en combinación con un acuse de recibo de una transmisión anterior a la unidad 106 de índice. En un ejemplo, el mensaje de configuración contiene un indicador de selección de modo que indica a la unidad 104 de metrología que opere en un modo particular. En un ejemplo, los modos posibles corresponden a uno o más de los procesos descritos con respecto a los diagramas 400 800 de flujo de las figuras 4 a 8. En otro ejemplo, el indicador de modo indica a la unidad de metrología que seleccione entre un modo de acumulación, como los procesos 600 y 700 de las figuras 6 y 7, y un modo discreto, como los procesos de los diagramas 800 y 900 de flujo de las figuras 8 y 9, respectivamente. En otro ejemplo, el mensaje de configuración indica qué datos de la unidad de metrología, si los hay, deberían incluirse en un mensaje posterior de la unidad 104 de metrología a la unidad 106 de índice. En el bloque 904, la unidad 104 de metrología realiza uno de los procesos 400 a 800 descritos con respecto a las figuras 4 a 8 en respuesta al mensaje de configuración. En un ejemplo, la unidad 104 de metrología repite el proceso seleccionado hasta que se recibe un mensaje de configuración nuevo o diferente.

Las figuras 10 a 13 son diagramas de flujo que muestran el funcionamiento de ejemplo de una unidad de índice (por ejemplo, la unidad 106 de índice de las figuras 1 y 2). La figura 10 muestra la operación 1000 de ejemplo de una unidad 106 de índice, en la que la unidad de índice recibe un mensaje de la unidad de metrología y envía o reenvía la información a través de una red. En el bloque 1002, la unidad 106 de índice recibe un mensaje de la unidad 104 de metrología. En un ejemplo, el mensaje contiene una o más lecturas de sensor, lecturas de sensor acumuladas, métricas calculadas de una sola lectura de sensor, métricas calculadas de lecturas de sensor acumuladas, datos de metrología u otra información. En el bloque 1004, la unidad 106 de índice envía parte o toda la información del mensaje recibido a través de la red 118 o al lector 114. En un ejemplo, la transmisión de la información puede retrasarse basándose en un programa de la unidad 106 de índice para informar información a través de la red 118 o al lector 114.

La figura 11 muestra la operación 1100 de ejemplo de una unidad de índice, en la que se recibe un mensaje, en la unidad de índice y desde la unidad de metrología, se calcula una métrica en la unidad de índice y la métrica calculada y/u otros datos se envían a través de la red. En el bloque 1102, la unidad 106 de índice recibe un mensaje de la unidad 104 de metrología. En el bloque 1104, la unidad 106 de índice calcula una métrica basada en el mensaje. En un ejemplo, la unidad 106 de índice determina una métrica de compensación de temperatura realizando una compensación de temperatura de una métrica de volumen recibida del mensaje. En el bloque 1106, la unidad 106 de índice envía información a la red 118 o al lector 114. En un ejemplo, la información enviada incluye la métrica calculada en la unidad 106 de índice.

La figura 12 muestra la operación 1200 de ejemplo de una unidad 106 de índice, en la que se recibe un mensaje, se acumula el mensaje o los datos del mensaje y se envía la información acumulada a través de una red. En el bloque 1202, la unidad 106 de índice recibe un mensaje de la unidad 104 de metrología. En el bloque 1204, la unidad 106 de índice acumula el contenido del mensaje. En un ejemplo, el procesador 216 de la unidad 106 de índice toma el contenido actual del mensaje recibido y lo agrega a un valor acumulado en la memoria 218. En un ejemplo, el contenido del mensaje acumulado son métricas de volumen calculadas por la unidad 104 de metrología. En este ejemplo, la unidad 106 de índice puede recibir las métricas de volumen una vez por minuto, pero puede enviar la información de volumen a la empresa de servicios públicos en unidades de consumo por hora. Por tanto, la unidad 106 de índice acumula incrementos más pequeños hasta que se completa una acumulación por hora. En la etapa 1206 de decisión, la unidad 106 de índice determina si se ha registrado suficiente acumulación. En un ejemplo, como se describió anteriormente, la acumulación se basa en una unidad de tiempo de uso, como 15 minutos, una hora o un día. Si la acumulación no se completa, la unidad 106 de índice vuelve al bloque 1202. Si la acumulación se completa, la unidad de índice pasa al bloque 1208. En el bloque 1208, la unidad 106 de índice envía información acumulada a la red 118 o al lector 114. En un ejemplo, la unidad 106 de índice también puede realizar un cálculo sobre la información acumulada antes de enviar la información acumulada a la red. En un ejemplo, este cálculo es similar al cálculo realizado en el bloque 1104 de la figura 11.

La figura 13 muestra la operación 1300 de ejemplo de una unidad de índice, en la que se envía un mensaje de configuración a una unidad de metrología y posteriormente se puede realizar al menos una de una pluralidad de acciones diferentes. En el bloque 1302, la unidad 106 de índice envía un mensaje de configuración a la unidad 104 de metrología. En un ejemplo, el mensaje de configuración se envía en combinación con un acuse de recibo de una transmisión previa desde la unidad 104 de metrología. En otro ejemplo, el mensaje de configuración contiene un indicador de selección de modo que indica a la unidad 104 de metrología que opere en un modo particular. En otro ejemplo, los modos posibles corresponden a uno o más de los procesos descritos con respecto a los procedimientos 400 a 900 de las figuras 4 a 9. En otro ejemplo, el indicador de modo indica a la unidad 104 de metrología que seleccione entre un modo de acumulación, tal como los procesos 600, 700 de las figuras 6 y 7, y un modo discreto, como los procesos de 800 y 900 de las figuras 8 y 9. En otro ejemplo, el mensaje de configuración indica qué datos de la unidad de metrología, si los hay, deberían incluirse en un mensaje posterior de la unidad 104 de metrología a la unidad 106 de índice. En el bloque 1304, la unidad 106 de índice realiza uno de los procesos 1000 a 1200 descritos con respecto a las figuras 10 a 12 al recibir un mensaje de la unidad 104 de metrología en respuesta al envío del mensaje de configuración. En otro ejemplo, la unidad 106 de índice repite el proceso seleccionado hasta que se envía un mensaje de configuración nuevo o diferente.

Realizaciones de la divulgación

La figura 14 muestra la operación 1400 de un medidor, según una realización de la divulgación, que está configurado para incluir una unidad de metrología y una unidad de índice. La unidad de metrología y la unidad de índice pueden configurarse como una sola unidad o como dos unidades discretas que se comunican a través de un enlace por cable o RF. En el bloque 1402, en la unidad de metrología, se pueden generar datos de caudal de acuerdo con las lecturas de un sensor de flujo estático. Los datos de caudal se pueden obtener de un sensor de caudal, como un par de transductores ultrasónicos, que pueden estar ubicados en la unidad de metrología del medidor. El caudal se puede muestrear con frecuencia, por ejemplo, cada dos segundos.

En el bloque 1404, en la unidad de metrología, los datos de caudal se utilizan en cálculos para producir datos de volumen de gas sin procesar. Al realizar los cálculos en la unidad de metrología, no se incurre en el coste en energía de la batería para enviar los datos de la tasa de flujo a la unidad de índice. Estas transmisiones consumen mucha energía, tanto por su frecuencia como por su carácter crítico.

En el bloque 1406, en la unidad de metrología, se mide la temperatura del gas para producir datos de temperatura del gas. El sensor de temperatura puede ser un sensor independiente o puede estar integrado con el sensor de caudal. Las mediciones se pueden realizar con una frecuencia o un tiempo que es igual o diferente de las mediciones del caudal.

En el bloque 1408, en la unidad de metrología, los datos de volumen de gas sin procesar se ajustan utilizando los datos de temperatura del gas, para producir datos de volumen de gas corregidos. Al realizar el cálculo en la unidad de metrología, no hay coste de batería para enviar los datos de temperatura a la unidad de índice.

En el bloque 1410, en la unidad de metrología, se acumulan los datos corregidos del volumen de gas, típicamente durante más de un minuto, o hasta doce horas o más. El envío de datos de caudal cada 25 dos segundos, como lo hacen los sistemas conocidos, tiene un coste sustancial de energía de la batería. En un ejemplo, el proceso de acumulación mantiene un total acumulado de los datos de volumen de gas corregidos. Al acumular datos durante un período de un minuto, una hora, doce horas o un día, el coste de la energía de la batería de la transmisión de datos se reduce en gran medida con respecto a los medidores y sistemas convencionales.

En el bloque 1412, se envía un mensaje, por ejemplo, desde la unidad de metrología y a una unidad de índice del medidor. En un ejemplo, el mensaje puede ser extraído por una demanda de la unidad de índice y enviado desde la unidad de metrología en respuesta a la demanda. El mensaje puede incluir datos asociados con los datos acumulados de volumen de gas con corrección de temperatura, que representan el flujo de gas durante el tiempo de acumulación. En el bloque 1414, en un primer ejemplo de la transmisión del mensaje del bloque 1412, se pueden realizar otras comunicaciones, tales como entre la unidad de índice y un nodo de red. La comunicación del bloque 1414 puede ser, por coincidencia o programa, aproximadamente al mismo tiempo que la transmisión del mensaje del bloque 1412. Debido a que el mensaje del bloque 1412 no es crítico en el tiempo, la comunicación en el bloque 1414 puede retrasar la transmisión y recepción del mensaje enviado en el bloque 1412. Debido a la flexibilidad de cuándo se envía el mensaje del bloque 1412, se pueden usar dispositivos de hardware más lentos y de mayor eficiencia energética. En el bloque 1416, en un segundo ejemplo de la transmisión del bloque 1412, la unidad de índice y/o la unidad de metrología pueden participar en la realización de tareas aproximadamente en el momento de la transmisión del bloque 1412. Sin embargo, debido a que el mensaje del bloque 1412 no es crítico en el tiempo, la comunicación en el bloque 1412 puede retrasarse. La flexibilidad temporal del envío del mensaje en el bloque 1412 se basa, al menos en parte, en la capacidad de la unidad de metrología para acumular datos durante períodos de tiempo más largos y/o más cortos. Esta flexibilidad puede resultar en un hardware menos costoso, un diseño de hardware más flexible y un menor consumo de energía de la batería.

En el bloque 1418, los datos de volumen de gas corregidos acumulados se transmiten desde la unidad de índice y a un servidor de servicios públicos. En el bloque 1420, en un primer ejemplo, los datos de volumen de gas acumulados se transmiten al servidor de servicios públicos por medio de un dispositivo lector, tal como el dispositivo 114 lector de la figura 1. En el bloque 1422, en un segundo ejemplo, los datos de volumen de gas acumulados se transmiten al servidor de servicios públicos a través de una o más redes, como la red 118 de la figura 1.

En el bloque 1424, los datos de temperatura del gas (o más generalmente, el fluido) y/o los elementos de datos pueden descartarse y/o sobrescribirse en la memoria después de que se usen los datos, como en los cálculos que ajustan los datos de volumen - gas sin procesar para obtener datos de gas - volumen corregidos en el bloque 1408. Esta acción proporciona ahorros significativos de energía de la batería y ahorros de ancho de banda de transmisión de datos sobre sistemas conocidos que transmiten datos de temperatura desde la unidad de metrología a la unidad de índice. Al realizar cálculos que utilizan los datos de temperatura (por ejemplo, conversión de volumen de gas sin procesar en volumen de gas corregido) en la unidad de metrología, la unidad de índice no necesita los datos de temperatura. En algunas realizaciones de ejemplo, los datos de temperatura pueden ser extraídos de la unidad de metrología por la unidad de índice y utilizados por la unidad de índice para propósitos tales como visualización, evidencia de manipulación, etc.

En el bloque 1426, la unidad de metrología puede calibrarse utilizando datos de calibración del medidor. En el bloque 1428, en un ejemplo, la generación de datos de caudal en el bloque 1402, el cálculo de datos de volumen de gas sin procesar en el bloque 1404 y/o la medición de datos de temperatura del gas en el bloque 1406, u otra funcionalidad, se calibra en la unidad de metrología.

La figura 15 muestra varias técnicas 1500 mediante las cuales un mensaje con datos, por ejemplo, datos acumulados de volumen de gas corregido, puede extraerse de la unidad de metrología mediante una demanda enviada por la unidad de índice, según una realización de la divulgación. Por consiguiente, los bloques de la figura 15 se puede realizar alternativamente, o en algunos casos y/o sistemas, en combinación. Las técnicas 1500 pueden ser variaciones o ejemplos del bloque 1412 de la figura 14.

En el bloque 1502, en un modo de inspección, modo de prueba, una condición de alarma, un estado de alarma y/o un modo de alarma, se puede enviar una interrupción, desde la unidad de metrología a la unidad de índice. La interrupción puede configurarse para despertar a la unidad de índice de un período, estado o modo de bajo consumo de energía. A continuación, se envía el mensaje del bloque 1412, desde la unidad de metrología a la unidad de índice, en respuesta a la interrupción. En consecuencia, el mensaje se envía en respuesta a una interrupción, enviado desde la unidad de metrología y a la unidad de índice, en el que la interrupción está configurada para despertar a la unidad de índice de un período, estado o modo de bajo consumo de energía. En el bloque 1504, la unidad de índice envía una demanda de un mensaje y se recibe en la unidad de metrología. El mensaje se envía, desde la unidad de metrología a la unidad de índice, en respuesta a la demanda. En consecuencia, el mensaje se envía en respuesta a una solicitud del mensaje, en el que la solicitud fue enviada por la unidad de índice. En el bloque 1506, se reconoce una hora programada para el mensaje. El reconocimiento del cronograma puede ser tanto por la unidad de metrología como por la unidad de índice. A continuación, se envía el mensaje, basándose al menos en parte en la hora programada. En consecuencia, el mensaje se envía en respuesta a una hora programada para el mensaje. En el bloque 1508, puede estar presente una condición de alarma. En un ejemplo, la condición de alarma podría estar relacionada con el flujo libre de gas, que puede resultar de una tubería rota. En respuesta a una condición de alarma, se envía una interrupción desde la unidad de metrología (que reconoció la condición de alarma) a la unidad de índice. La interrupción puede configurarse para despertar a la unidad de índice de un período, modo o estado de bajo consumo de energía, si es necesario. A continuación, se envía el mensaje, tras la transmisión de la interrupción. En consecuencia, el mensaje se envía en respuesta a una condición de alarma. La figura 16 muestra un ejemplo de técnicas 1600 mediante las cuales se opera una unidad de metrología. En el bloque 1602, se generan datos de caudal, en una unidad de metrología de un medidor, de acuerdo con un sensor de flujo estático.

En el bloque 1604, los datos de caudal se procesan, en la unidad de metrología del medidor, para producir un procesamiento de datos de volumen de gas. En el bloque 1606, en un primer ejemplo del procesamiento del bloque 1604, los datos de caudal se procesan para producir datos de volumen sin procesar. En el bloque 1608, los datos de volumen sin procesar se procesan, basándose al menos en parte en la temperatura medida, para producir los datos de volumen de gas corregidos. En el bloque 1610, en un segundo ejemplo del procesamiento del bloque 1604, se mide la temperatura del gas, en la unidad de metrología, para producir datos de temperatura del gas. En el bloque 1612, los datos de volumen de gas sin procesar se ajustan, en la unidad de metrología, utilizando los datos de temperatura del gas, para producir los datos de volumen de gas corregidos.

En el bloque 1614, se acumulan los datos de volumen de gas, en la unidad de metrología del medidor. En algunos sistemas, los datos pueden acumularse durante varios minutos, horas o incluso días antes de que se extraigan de la unidad de metrología por una demanda de la unidad de índice. En el bloque 1616, los datos se extraen de la unidad de metrología mediante una demanda o solicitud de una unidad de índice del medidor. Los datos pueden incluir los datos de volumen de gas acumulados.

La figura 17 muestra un ejemplo de técnicas 1700 mediante las cuales se opera una unidad de metrología. En el ejemplo mostrado, la unidad de metrología puede configurarse de acuerdo con las técnicas mostradas, descritas y asociadas con la figura 2B. El contador 250 de servicios públicos que tiene una unidad 104 de metrología y una unidad 106 de índice está configurado de manera que la unidad de metrología funciona con batería, y no depende de la unidad de índice para obtener energía o para ayudar a medir la velocidad del gas o para calcular el consumo de gas dentro de un valor de error de umbral permitido legalmente. Por consiguiente, la unidad 106 de índice se puede reemplazar sin tener que recertificar la unidad de metrología y la unidad de índice recién emparejadas.

En el bloque 1702, el flujo de gas se dirige a través de una caja de una unidad de metrología, dentro de la cual un sensor de metrología, un procesador y un dispositivo de memoria son alimentados por una batería dentro de la caja. Haciendo referencia al ejemplo de las figuras 1 y 2B, la unidad 252 de metrología incluye un sensor 202 de metrología, un procesador 204, un dispositivo 206 de memoria, una batería 258 y una fuente 260 de alimentación que están todos dentro del recinto 122 (de la figura 1). En el bloque 1704, se proporciona energía al sensor de metrología, al procesador y al dispositivo de memoria desde la batería y/o la fuente de energía. El bloque 1706 muestra un ejemplo que ilustra cómo se puede proporcionar energía a los componentes de la unidad de metrología. En el ejemplo, la energía recibida de la batería puede regularse para controlar el tensión a diferentes flujos de corriente y niveles de carga de la batería. La figura 2B muestra que la regulación puede realizarse dentro del recinto de la unidad 252 de metrología mediante la fuente 260 de alimentación. En el bloque 1708, se puede medir la velocidad del flujo de gas, por ejemplo, mediante el funcionamiento de un sensor de metrología. En el ejemplo de la figura 2B, el sensor 202 de metrología mide la velocidad del flujo de gas. Sin embargo, se pueden utilizar tecnologías y sensores alternativos. En el bloque 1710, se puede calcular un volumen del flujo de gas mediante el funcionamiento de un procesador, tal como utilizando valores medidos por el sensor o sensores como entrada. El volumen calculado se expresará como datos totalizados con precisión dentro de un valor umbral. El valor de umbral puede ser requerido por regulaciones legales, gubernamentales o de agencias. El bloque 1712 muestra un ejemplo que ilustra cómo se selecciona el valor de umbral para dar como resultado un cálculo preciso del flujo de gas totalizado que no tiene que revisarse o hacerse más preciso mediante la operación de la unidad de índice. En el ejemplo del bloque 1712, el valor de umbral puede seleccionarse para excluir u obviar la necesidad de cálculos de volumen de gas por la unidad de índice. Debido a la medición precisa por parte de la unidad de metrología, el reemplazo de la unidad 254 de índice no requiere la recertificación de la precisión de los cálculos del volumen de gas totalizado de la unidad 252 de metrología. En el bloque 1714, los datos totalizados se transmiten desde la unidad de metrología a una unidad de índice. Los bloques 1716 y 1718 muestran un procedimiento de ejemplo mediante el cual se puede realizar la transmisión. En el bloque 1716, se usa un dispositivo de comunicación, configurado para comunicación inductiva, óptica o por radiofrecuencia, para comunicarse con la unidad de índice. En el bloque 1718, el dispositivo de comunicaciones permite la comunicación entre la unidad de metrología y la unidad de índice, tal como a través de una interfaz configurada para comunicación bidireccional inalámbrica. En el ejemplo, la interfaz permite que la unidad de metrología envíe los datos totalizados a la unidad de índice. En un ejemplo de uso, en el bloque 1720, se puede operar un motor, alimentado por la batería y un controlador de motor, para cerrar una válvula y cortar el flujo de gas. La batería, el impulsor del motor, el motor y la válvula pueden estar ubicados dentro del gabinete de la unidad de metrología.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento que comprende:

generar (1402), en una unidad (104) de metrología de un contador (102) de servicios públicos, datos de caudal de acuerdo con un sensor de caudal de gas estático;

procesar, en la unidad (104) de metrología del contador (102) de servicios públicos, los datos de caudal para producir datos de volumen de gas; en el que procesar los datos de caudal para producir los datos de volumen de gas comprende:

procesar (1404) los datos de caudal para producir datos de volumen de gas sin procesar; y

procesar (1408) los datos de volumen de gas sin procesar, basándose al menos en parte en los datos de temperatura del gas medidos, para producir los datos de volumen de gas;

acumular (1410), en la unidad (104) de metrología del contador (102) de servicios públicos, los datos de volumen de gas para crear de ese modo datos de volumen de gas acumulados; y

enviar los datos de volumen de gas acumulados desde la unidad (104) de metrología a una unidad (106) de índice del contador (102) de servicios públicos, caracterizado porque

el envío de los datos de volumen de gas acumulados a la unidad de índice se retrasa en función de la carga de trabajo en la unidad (106) de índice.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que procesar los datos de caudal para producir los datos de volumen de gas comprende, además:

medir (1406),

en la unidad (104) de metrología, temperatura del gas para producir los datos de temperatura del gas; y ajuste (1408),

en la unidad (104) de metrología, los datos de volumen de gas sin procesar utilizando los datos de temperatura del gas, para producir datos de volumen de gas corregidos.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que enviar los datos de volumen de gas acumulados comprende: enviar (1502), por la unidad (104) de metrología, una interrupción a la unidad (106) de índice, en el que la interrupción está configurada para despertar a la unidad (106) de índice de un estado de bajo consumo de energía; y

enviando los datos de volumen de gas acumulados.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que enviar los datos de volumen de gas acumulados comprende: recibir (1504), en la unidad (104) de metrología, una demanda de la unidad (106) de índice; y

enviando los datos del volumen de gas acumulado en respuesta a la demanda.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que enviar los datos de volumen de gas acumulados comprende: reconocer (1506) una hora programada para enviar los datos de volumen de gas acumulados; y

enviar los datos de volumen de gas acumulado, desde la unidad (104) de metrología, basándose al menos en parte en el tiempo programado.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que enviar los datos de volumen de gas acumulados comprende: reconocer una condición de alarma;

enviar (1508) una interrupción a la unidad (106) de índice, en el que la interrupción está configurada para despertar a la unidad (106) de índice de un estado de bajo consumo de energía; y

enviar los datos de volumen de gas acumulados después de enviar la interrupción.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende:

medir la temperatura del gas para obtener los datos de temperatura del gas; y

descartar (1424) los datos de temperatura del gas después de que se hayan usado los datos de temperatura del gas.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende:

calibrar (1426) la unidad (104) de metrología usando datos de calibración del medidor;

en el que uno o más de la generación o el procesamiento se basan al menos en parte en la calibración.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la unidad (104) de metrología está ubicada al menos en parte dentro de un flujo de gas.

10. Una unidad de metrología de un contador (102) de servicios públicos, que comprende:

un sensor (202) de flujo de gas;

un procesador (204) en comunicación con el sensor (202) de flujo de gas, en el que el procesador está configurado para:

generar datos de caudal de acuerdo con el sensor (202) de flujo de gas;

procesar los datos de caudal para producir datos de volumen de gas sin procesar;

ajustar los datos de volumen de gas sin procesar, basados al menos en parte en los datos de temperatura medidos, para producir datos de volumen de gas corregidos;

acumular los datos de volumen de gas corregidos durante un período de al menos una hora para crear datos de volumen de gas corregidos acumulados; y

enviar un mensaje a una unidad (106) de índice del contador (102) de servicios públicos, comprendiendo el mensaje los datos de volumen de gas corregidos acumulados; y

una interfaz (208) a la unidad de índice, en comunicación con el procesador (204), para comunicación y transmisión de potencia, caracterizado porque

la unidad (104) de metrología está configurada para retrasar el envío del mensaje a la unidad (106) de índice basándose en la carga de trabajo en la unidad (106) de índice.

11. La unidad de metrología de la reivindicación 10, en la que la interfaz (208) recibe energía para operar el sensor (202) de flujo de gas y para el procesamiento de datos en la unidad (104) de metrología, y en la que el procesamiento comprende el ajuste de los datos de volumen de gas sin procesar para producir los datos de volumen de gas corregidos y la acumulación de los datos de volumen de gas corregidos.

12. La unidad de metrología de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente:

un dispositivo (206) de memoria, conectado al procesador (204) y configurado para almacenar datos que representan al menos 12 horas de consumo de gas.

13. La unidad de metrología de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente:

un sensor de temperatura para proporcionar los datos de temperatura medidos.