ITBS990017A1 - Metodo di telelettura con trasmissione satellitare per contatori di energia elettrica, acqua e gas. - Google Patents
Metodo di telelettura con trasmissione satellitare per contatori di energia elettrica, acqua e gas.Info
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Description
DESCRI ZIONE
del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:
"METODO DI TELELETTURA CON TRASMISSIONE SATELLITARE PER CONTATORI DI ENERGIA ELETTRICA. ACQUA E GAS"
Campo dell'Invenzione
La presente invenzione si riferisce ai sistemi di lettura dei contatori di energia elettrica, acqua e gas per il rilevamento, la gestione e l’addebito dei consumi alle varie utenze.
Stato dell'Arte
Le aziende erogatrici di servizi, quali la fornitura di energia elettrica, acqua e gas sono alla ricerca di sistemi di lettura dei contatori sempre più volti ad una riduzione dei costi operativi e ad un miglioramento del servizio offerto all'utenza.
Attualmente, molte aziende utilizzano supporti informatici per l'acquisizione e la memorizzazione dei dati di lettura, avvalendosi di terminali portatili palmari e scaricando poi i dati direttamente su un elaboratore centrale per le operazioni di gestione e fatturazione dei consumi.
L'acquisizione rimane comunque manuale e richiede l'ispezione di ogni singolo contatore, ma, di contro, alla digitazione manuale della lettura segue uno scarico veloce delle informazioni direttamente in formato elettronico. Ciò ha comportato per le aziende un forte aumento dell'efficienza, sia perchè i dati vengono digitati una sola volta, sia perchè i dati delle anagrafiche, unitamente alle ultime letture ed ai consumi medi, sono disponibili direttamente al letturista.
Secondo un'altra modalità, la lettura dei contatori è fatta con l'ausilio di un terminale portatile palmare equipaggiato di un ricetrasmettitore radio e di un software di gestione in connessione con un'unità di raccolta dati per la loro elaborazione.
In questo modo si velocizza la lettura dei contatori e si aumenta notevolmente la qualità del dato rilevato, in quanto esso non risulta allora affetto da eventuali errori di digitazione umana.
L'indirizzo attuale della ricerca in questo settore è di concepire un sistema che permetta un'automatica e periodica lettura dei contatori a distanza, senza doversi avvalere di letturisti sul campo per il rilevamento dei consumi direttamente dai contatori e con un completo abbattimento dei costi operativi.
Sommario dell'Invenzione
La presente invenzione è il risultato di una tale ricerca ed è diretta a proporre un metodo di telelettura di contatori completamente automatica e informatizzata con i vantaggi evidenti e conseguenti.
Per la sua attuazione, l'invenzione si avvale essenzialmente di un'unità di lettura su ogni contatore, di almeno un'unità locale di raccolta dati che comunica in ricezione e trasmissione con ciascuna di una molteplicità di unità locali di lettura, e di un terminale per trasmissione satellitare accoppiato alla o ad ognuna delle unità di raccolta dati e destinato a vettoriare i dati di lettura dall'unità di raccolta ad un'unità centrale fissa di elaborazione e controllo .
In tal modo sarà possibile, senza l'impiego di letturisti, avere a disposizione le letture dei contatori più volte in un anno, ad esempio ogni trimestre, con la possibilità di effettuare fatturazioni più frequenti, con gli ovvi vantaggi anche dal punto di vista finanziario.
L'inserimento di un sistema di blocco in serie al contatore consentirà inoltre, tramite un opportuno comando inviato dalla centrale di controllo, senza la necessità di inviare un operatore nelle vicinanze del contatore in questione, di interrompere l'erogazione dell'acqua, nel caso si presentasse questa necessità ad esempio per morosità dell'utente.
La trasmissione satellitare, unica rispetto ad altri sistemi di comunicazione, garantisce la completa copertura su tutto il territorio.
Breve descrizione dei disegni
Qui di seguito, l'invenzione sarà descritta con particolare riferimento ai contatori per l'acqua anche se è applicabile parimenti ai contatori di energia elettrica e gas. La descrizione sarà altresi fatta con riferimento agli allegati disegni schematici , nei quali :
la Fig.l mostra l'architettura del sistema secondo l'invenzione;
la Fig.2 mostra uno schema a blocchi di un'unità locale di lettura; e
la Fig. 3 mostra uno schema a blocchi dell'unità di raccolta dati.
Descrizione dettagliata dell'Invenzione
Nella Fig.1, sono rappresentati più contatori per acqua 10 ognuno dei quali equipaggiato di una unità locale di lettura 11 che fa capo via collegamento radio ad un'unità di raccolta dati 12. Ogni unità di raccolta dati 12 è accoppiata con un terminale di trasmissione satellitare 13 e comunica, attraverso questo ed una stazione di terra 14, con un'unità centrale di elaborazione 15.
Per rilevare i consumi, ogni contatore 10 è dotato o incorpora un sensore di consumo di tipo incrementale, per esempio un emettitore di impulsi a contatto reed o altro dispositivo similare, il quale genera una chiusura di contatto per ogni unità base dì misurazione del consumo.
L'unità locale 11 è interconnessa con un tale sensore di consumo del rispettivo contatore 10 ed eventualmente con un'elettrovalvola 10' del tipo bistabile, posta in serie al contatore e destinata a realizzare l'apertura e la chiusura dell'erogazione dell'acqua attraverso il contatore e verso l'utenza, secondo necessità.
L'unità locale di lettura 11 può essere contenuta in una scatola posta, per esempio, sul fronte del contatore 10 e comprende essenzialmente tre sezioni funzionali -Fig.2.
Una prima sezione 16 consiste in un circuito custom VLSI che costituisce la parte digitale dell'unità locale. Esso include un decodificatore del messaggio di interrogazione e dell'eventuale comando dell'elettrovalvola, un generatore del messaggio di risposta, una gestione dell'interfaccia con il contatore e l'elettrovalvola, i registri dati, i registri di programmazione, del funzionamento e di riconoscimento.
Una seconda sezione 17, consiste in un ricevitore radio per la ricezione dei messaggi di interrogazione includente un amplificatore RF passa banda seguito da un demodulatore. Essa converte il segnale radio in un segnale banda base atto ad essere decodificato dal circuito VLSI della prima sezione 16.
Il ricevitore è sempre attivo, ma in stato di minimo consumo, in attesa di un'interrogazione dall'unità di raccolta dati; il ricevitore è dotato di un'antenna propria integrata nel circuito stampato. Una terza sezione 18 consiste in un trasmettitore radio per una trasmissione dei messaggi di risposta ai messaggi di interrogazione. Essa è capace di convertire il segnale in banda base, generato dal circuito VLSI 16, in un segnale RF modulato per inviare i dati relativi al consumo ed all'identificazione del contatore all'unità di lettura 12. Il trasmettitore è dotato di un'antenna propriaintegrata nel circuito stampato. L'unità elettronica locale è alimentata da una batteria al litio incorporata per una sua lunga autonomia.
Gli impulsi provenienti dal sensore di consumo o emettitore vengono trattati nell'unità locale 11 tramite un filtro digitale per prevenire falsi conteggi dovuti ad eventuali rimbalzi del contatto reed ed infine accumulati in un registro dati.
Ogni sensore può essere dotato, opzionalmente, della funzione antifrode o di verifica delle perdite in rete: queste funzioni possono essere entrambe gestite dall'unità locale mediante programmazione.
L'unità di raccolta dati 12 è un dispositivo in grado di identificare ed interrogare via radio, in un'area geografica, un'alta densità di unità locali 11. I dati rilevati vengono successivamente inoltrati al terminale satellitare 13 abbinato all'unità di raccolta dati stessa.
L'unità di raccolta dati -Fig.3- è costituita principalmente da quattro sezioni.
Un'unità di controllo principale 19 che costituisce la parte digitale, a microprocessore, dell'unità di raccolta dati; questa sezione gestisce le funzioni di interfaccia con l'unità locale (messaggi di interrogazione e risposta), di processo dei dati ricevuti e di scambio dati con il terminale satellitare.
Una sezione di ricezione 20 in accordo alle scelte fatte per il trasmettitore 18 delle unità locali 11.
Una sezione di trasmissione 21 capace di convertire il segnale in banda base generato dall'unità di controllo principale in un segnale modulato in accordo con le specifiche della sezione ricevitore 17 delle unità locali 11.
Una sezione antenna utilizzata sia per i messaggi di trasmissione che per quelli di ricezione. Normalmente l'antenna è connessa alla sezione ricevitore e, solo quando un segnale di interrogazione (wake up) deve essere trasmesso, l'antenna viene commutata alla sezione di trasmissione.
L'unità di raccolta dati a basso consumo, può essere alimentata da una tensione di rete, oppure, nel caso in cui questa non sia facilmente disponibile, da una batteria incorporata, tale da garantire un'autonomia prolungata nel tempo.
I dati raccolti vengono inoltrati, tramite un'interfaccia RS232, al terminale satellitare 13, contenuto all'interno della stessa unità di raccolta dati e poi via satellite all'unità centrale 15 preposta al controllo, all'elaborazione e all'uso dei dati rilevati.
Per il funzionamento del sistema, un messaggio di interrogazione viene inviato via radio dall'unità di raccolta dati 12 a tutte le unità locali 11 presenti nel raggio di azione della stessa unità di raccolta dati
Questo messaggio viene inviato in modo automatico in base a certi programmi prestabiliti, ad esempio ogni tre mesi, oppure in seguito all'arrivo, tramite sistema satellitare, di un comando di interrogazione inviato dalla centrale di controllo 15.
Tutte le unità locali interrogate e che si riconoscono nei codici di identificazione trasmessi, trasmettono un messaggio di risposta in sequenza rapidissima: questa modalità funzionale permette di acquisire praticamente in contemporanea la lettura di tutti i contatori interessati.L'unità di raccolta dati legge i messaggi trasmessi dalle unità locali e memorizza quelli corrispondenti ai codici richiesti.
Al termine del ciclo di lettura e dopo aver verificato la completezza delle letture stesse, l'unità di raccolta dati trasferisce automaticamente i dati al terminale satellitare e da questo alla centrale di controllo, secondo richiesta.
Per la trasmissione dei dati fino alla centrale di controllo 15 è disponibile e può essere utilizzato, per esempio, il sistema di comunicazione satellitare denominato "ORBCOMM".
Si tratta di un sistema basato su una costellazione di satelliti LEO {Low Earth Orbit) per comunicazioni, progettato per fornire servizi di messaggistica bidirezionale. Esso permette il trasferimento di brevi messaggi tra terminali di utente (che si identicano con le unità di raccolta dati 12) e postazioni centrali con le seguenti modalità:
- praticamente in tempo reale, quando c'è visibilità satellitare ed il satellite è in visibilità della stazione di terra 14;
- in tempo differito, quando non c'è visibilità satellitare oppure quando il satellite non è in visibilità della stazione di terra 14.
Il trasferimento delle informazioni tra terminale di utente e la centrale di raccolta e controllo dati avviene nel seguente modo: i messaggi vengono trasmessi dal terminale di utente tramite il satellite alla stazione terrestre 14 da dove vengono inoltrati (direttamente o indirettamente) alla destinazione finale 15 attraverso circuiti terrestri, quali linee dedicate, E-mail, dial-up, ecc. Per tramissioni in senso inverso, dalla centrale finale di controllo al terminale di utente, viene effettuato esattamente il percorso inverso.
Quando l'alimentazione dell'unità di raccolta dati è effettuata tramite batterie, per assicurare un'autonomia dello stesso ordine di grandezza di quella delle unità locali, tutta l'unità di raccolta dati viene tenuta normalmente spenta, tranne un orologio-calendario, il quale, ad intervalli di tempo prestabiliti (dell'ordine di alcuni mesi), provvede a dare tensione a tutta l'unità di raccolta dati, permettendo così la raccolta delle letture dei contatori provenienti dalle unità locali e la loro successiva trasmissione tramite il terminale di utente alla rete satellitare e quindi alla centrale di gestione controllo dati dell'ente che gestisce il servizio di fornitura.
Claims (11)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di telelettura di contatori di energia elettrica, acqua e gas comprendente: - un rilevamento digitale dei dati di consumo di ognuno di una molteplicità di contatori con un'unità locale di lettura a bordo di ogni contatore predisposta per accumulare i dati di consumo e per essere identificata individualmente a distanza; - una trasmissione via radio dei dati di consumo da una molteplicità di unità locali di lettura ad almeno un'unità di raccolta dati capace di riconoscere individualmente ogni singola unità locale e di comunicare con questa con messaggi di interrogazione e risposta; - la memorizzazione almeno dei dati di identificazione e di consumo di ogni contatore in detta unità di raccolta dati, e - l'inoltro dei dati raccolti da detta unità di raccolta ad un terminale satellitare per la trasmissione via comunicazione satellitare ad una stazione a terra e da questa ad una centrale finale di gestione ed elaborazione dati.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui l'unità di raccolta dati interroga periodicamente le unità locali dei contatori che vi sono collegate, memorizza i dati raccolti e li inoltra in tempo reale o posticipatamente al terminale satellitare per la trasmissione alla centrale finale.
- 3. Metodo secondo le rivendicazione 1 e 2, in cui l'unità di raccolta dati è programmata per comunicare con le unità locali di lettura periodicamente e/o dietro segnale proveniente attraverso comunicazione satellitare dalla centrale di gestione ed elaborazione dati.
- 4. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui l'unità locale di lettura è programmata per gestire mezzi d'arresto del contatore dietro segnale proveniente dalla centrale di gestione ed elaborazione dati attraverso l'unità di raccolta dati.
- 5. Apparecchiatura per la telelettura di contatori di energia elettrica, acqua e gas, caratterizzato: - da un'unità locale di lettura (11) a bordo di ognuno di una molteplicità di contatori (10), includente almeno mezzi per convertire il consumo misurato dal contatore in dati digitali di consumo, mezzi di identificazione e mezzi per la ricetrasmissione di dati via radio, - da almeno un'unità di raccolta dati (12) interfacciata con ognuna di una molteplicità di unità locali di lettura ed includente almeno un'unità di riconoscimento di ogni singola unità locale, mezzi di processo e memorizzazione dei dati provenienti da ciascuna unità locale, mezzi di interrogazione via radio dei mezzi di rice-trasmissione di ogni unità locale e mezzi di interfaccia con un terminale satellitare, e - una centrale di gestione e controllo (15) con un sistema di comunicazione satellitare con il terminale satellitare associato all'unità di raccolta dati.
- 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, in cui detta unità locale di letttura (11) comprende un decodificatore di messaggi di interrogazione un generatore di messaggi di risposta indicativi dei dati di consumo, registri dati, registri di programmazione del funzionamento.
- 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, dove ogni interruttore è dotato di un dispositivo di blocco del servizio erogato, in cui detta unità locale di lettura (11) comprende anche mezzi per gestire detto dispositivo di blocco in risposta a segnali provenienti dall'unità di raccolta dati o dalla centrale di gestione ed elaborazione.
- 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, in cui l'unità di raccolta dati (12) comprende un microprocessore per gestire l'interfaccia con ogni unità locale di lettura, il processo dei dati ricevuti e lo scambio dati con il terminale satellitare, una sezione di trasmissione ed una sezione di ricezione connesse ai mezzi di ricezione e trasmissione delle unità locali di lettura.
- 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 8, in cui il terminale satellitare è contenuto nell'unità di raccolta dati e a questa accoppiato tramite un'interfaccia RS232.
- 10. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 5-9, in cui l'unità locale di lettura e l'unità di raccolta dati possono essere alimentate da batterie di lunga durata, almeno l'unità di raccolta dati essendo normalmente spenta, tranne un orologio-calendario, ed attivata periodicamente per la raccolta dei dati di consumo e la comunicazione satellitare con la centrale di controllo.
- 11. Metodo di telelettura con trasmissione satellitare per contatori di energia elettrica, acqua e gas, come sostanzialmente sopra descritto, illustrato e rivendicato per gli scopi specificati.
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