ITUD20070190A1 - "apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando" - Google Patents

Description

Modem e apparati di comunicazione,

Datalogger (accumulatore dati),

Processori dedicati.

Modem e apparati di comunicazione

I modem ed apparati passivi di comunicazione sono impiegati da decenni con la funzione di virtualizzare la connessione tra lo strumento controllato ed un computer remoto, in modo da non rendere necessaria la connessione fisica (cablata) tra i due terminali.

Datalogger

La funzione dei datalogger consiste nel campionare ed archiviare i dati, provenienti da un sensore o da uno strumento, e di memorizzarli su un supporto locale.

La maggior parte degli strumenti in commercio al giorno d'oggi sono dotati nativamente almeno di un piccolo datalogger, e funzionano solo per i dispositivi e le marche per i quali sono stati concepiti.

I singoli sensori OEM (con uscita diretta) non vengono invece normalmente forniti di datalogger. Datalogger con modem

Un'evoluzione dei datalogger è il datalogger con modem integrato; tale apparato consente di memorizzare in locale i dati rilevati e di inviarli ad un server remoto tramite connessione dati. La maggior parte dei datalogger oggi in commercio prevede l’opzione di un modem. Come per i datalogger semplici, tali apparati sono studiati per interfacciarsi solo con specifici strumenti, definiti in fase di progettazione.

Processori dedicati

Vi sono da ultimi dei datalogger avanzati che integrano delie funzioni di elaborazione tramite microcontrollore o PLC. Come per i precedenti tali processori nascono legati ad uno o più specifici sistemi e non possono essere impiegati per un uso generico.

Problemi ed inconvenienti dello stato della tecnica

I problemi ed inconvenienti dello stato della tecnica si identificano nella mancanza di universalità di applicazione degli attuali dispositivi.

Compito dell’invenzione

Il compito dell’invenzione è quello di risolvere i succitati problemi ed inconvenienti ed inoltre, senza maggiori oneri e senza ridurre l'affidabilità:

migliorare la funzionalità e le prestazioni;

rendere l’apparecchiatura di applicazione universale, ossia applicabile in qualsiasi condizione di interconnessione e controllo.

Soluzione del problema e individuazione delle caratteristiche inventive

Il problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione principale.

Le sottorivendicazioni rappresentano soluzioni preferenziali vantaggiose che forniscono migliore performanza.

Vantaggi

In questo modo:

a) Il sistema è in grado di governare autonomamente, con algoritmi preimpostati, il funzionamento di sensori, apparecchiature elettroniche ed elettromeccaniche inviando ad uno o più server e/o ad uno o più operatori umani delle informazioni riguardanti le unità controllate, tale flusso di informazioni potendo avvenire sia in tempo reale (streaming) sia in differita, b) Lo stesso sistema si compone di diverse sezioni, ognuna delle quali dedicata ad una precisa funzione, ma il beneficio principale deriva dall’utilizzo di più parti in contemporanea. Si ha un apparato di controllo e servocomando universale semplice, compatto e massimamente funzionale, essendo in grado di acquisire ed elaborare dati provenienti da:

sensori analogici (quali, ad esempio, sensori elettronici, ambientali, meteorologici, ottici, elettrici, elettromagnetici, tensioni, alimentatori, pannelli fotovoltaici, batterie, ecc.);

sensori digitali (quali, ad esempio, sensori elettronici, ambientali, meteorologici, ottici, elettrici, elettromagnetici ecc.);

sensori che comunicano con protocollo (quali, ad esempio, sensori elettronici, ambientali, meteorologici, ottici, elettrici, elettromagnetici, misuratori di pressione sonora, fonometri, luxmetri, opacimetri, ecc.);

strumentazione elettronica che comunichi con protocollo (quali, ad esempio, apparecchi con funzionalità autonome);

strumentazione elettromeccanica (quali, ad esempio, convertitori, generatori elettrici, inverter, motori, encoder, ecc.).

È inoltre in grado di gestire:

uscite analogiche locali;

uscite digitali locali;

comunicazioni bidirezionali a protocollo, locali;

apparecchiature elettromeccaniche, locali;

comunicazioni locali con PC.

Può infine scambiare dati tramite canali di comunicazione remota:

scambio dati via GSM;

scambio dati via SMS/MMS;

- scambio dati via GPRS/UMTS/EDGE/G3;

scambio dati via Bluetooth.

Descrizione della soluzione preferenziale

Per una migliore comprensione l’invenzione viene descritta in una soluzione preferenziale con l'ausilio delle figure annesse, ove:

- Fig.1A.- rappresenta la vista schematica a blocchi della scheda principale del dispositivo con le sue parti componenti;

- Fig.1.- rappresenta la vista della scheda e dei componenti dal lato del microprocessore;

- Fig.2.- rappresenta la vista della scheda dal lato opposto con visualizzazione delle rispettive connessioni all’esterno;

- Fig.3.- rappresenta la vista della sezione di acquisizione realizzata in forma di una scheda separata con i relativi componenti

Descrizione dettagliata dell'invenzione in relazione alle figure

Il sistema è costituito da sezioni che si interfacciano le une alle altre per fornire i servizi integrati utili a controllare in forma avanzata almeno un dispositivo o sensore esterno.

Anche grazie a tale caratteristica modulare viene raggiunta la flessibilità che connota il presente brevetto.

Alcune sezioni possono essere omesse senza intaccare la funzionalità delle altre. Conformemente alle figure si rileva che l’invenzione si riferisce a un apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando.

Le parti hanno i seguenti riferimenti:

(1) microcontrollore

(2a) GSM

(2b) Sezione Bluetooth

(3) GPS

(4) Porte di comunicazione

- (5) Sezione di acquisizione

(6a) Ingressi ed uscite analogici - sezione di acquisizione

(6b) Ingressi ed uscite digitali - sezione di acquisizione

(6c) Ingressi ed uscite analogici

(6d) Ingressi ed uscite digitali

- (7) Memoria

(8) Flash memory contenente il firmware

(9) Convertitore A/D.

Sezione microcontrollore (1)

Il sistema presentato si impernia sul microcontrollore (1) che gestisce la maggior parte delle operazioni. Il microcontrollore esegue le istruzioni del proprio firmware contenuto nella Flash memory (8), che può essere aggiornato da remoto; il microcontrollore si interfaccia con le altre sezioni, descritte nei seguenti paragrafi.

All’avvio il microcontrollore può eseguire uno o più programmi che possono risiedere o nella Flash memory (8) o su una memoria esterna (7).

Grazie ai programmi eseguibili il sistema è in grado di gestire in forma autonoma le connessioni, gli ingressi analogici/digitali, altri tipi di dati, di elaborare dati, di pilotare strumentazioni ed apparati esterni.

I programmi per il microcontrollore possono essere scritti in qualsiasi linguaggio di programmazione supportato.

Sezione modulo telefonico/modem (2a)

La sezione modem/telefonica permette al microcontrollore (1) di comunicare bidirezionalmente con almeno un server remoto e/o con almeno un operatore umano.

Il flusso dati può avvenire in qualsiasi protocollo, tra cui

GSM data

SMS o MMS

TCP/l P

UDP

Voce

Il canale di comunicazione in oggetto permette anche di pilotare il funzionamento dell'unità da remoto da parte di almeno un server e/o almeno un operatore, sia con comandi puntuali sia con l'aggiornamento del firmware.

La scheda identificativa (SIM) del modulo telefonico può essere opzionalmente sostituita dall’utente del sistema.

Sezione modulo Bluetooth (2b)

La sezione Bluetooth (TM) permette al microcontrollore (1) di comunicare bidirezionalmente con almeno un server remoto e/o con almeno un dispositivo, scambiando dati con questi, li canale di comunicazione in oggetto permette anche di pilotare il funzionamento deH'unità da remoto da parte di almeno un server e/o almeno un operatore, sia con comandi puntuali sia con l’aggiornamento del firmware.

Sezione GPS (3)

Un’unità GPS (Global Positioning System), la cui antenna può essere sia a bordo sia esterna, permette al sistema sia di autolocalizzarsi sia di sincronizzare il proprio orologio interno con il tempo GPS. Il microcontrollore (1) può elaborare e trasmettere le informazioni derivate dalla sezione GPS.

Sezione di gestione protocolli (4)

Il sistema dispone di almeno una porta di comunicazione a protocollo, in grado di gestire uno scambio di dati via interfaccia digitale. Tale comunicazione può avvenire sia con un computer sia con un dispositivo digitale. Tale interfaccia può essere, a mero titolo di esempio, una RS 232 (EIA Recommended Standard 232), RS 485 (EIA Recommended Standard 485), USB (Universal Serial Bus) 1 o 2, Ethernet (IEEE 802.3), WiFi (IEEE 802.11).

Sezione di acquisizione (5)

La sezione acquisizione si occupa di campionare segnali analogici (6a) e digitali (6b) in ingresso e di trasmettere le informazioni ricavate al microcontrollore (1), che provvede ad elaborarle. I dati analogici vengono campionati da un ADC (Analog-to-Digital Converter) (9). Ulteriori segnali analogici (6c) passano direttamente al microcontrollore (1), dove vengono campionati su linee apposite.

Ulteriori segnali digitali (6d) passano direttamente al microcontrollore (1) su linee apposite. La sezione di acquisizione (5) può trovarsi sulla medesima scheda del microcontrollore principale o su una scheda secondaria. Il microcontrollore può gestire la sezione di acquisizione integrata nella medesima scheda e anche una, nessuna o più schede di acquisizione secondarie.

Sezione di pilotaggio (6c e 6d)

Il sistema dispone di una sezione di pilotaggio uscite, grazie alla quale può controllare apparecchiature e strumentazioni esterne. Il pilotaggio può avvenire sia con segnali digitali (6d) sia analogici (6c). La sottosezione di potenza della sezione di pilotaggio può trovarsi indifferentemente a bordo della scheda principale o esternamente ad essa. In tal caso i segnali impartiti dalla scheda principale servono ad attivare dei circuiti di potenza.

Sezione memoria locale (7)

Il processore può utilizzare sia in lettura sia in scrittura uno o più dispositivi di memorizzazione (7), sia volatili sia riscrivibili, per archiviare informazioni e accedere a dati e programmi. Il supporto di memoria può essere opzionalmente sostituito da parte di un utente.

Esempi di funzionamento.

Il sistema presentato può essere impiegato in una varietà di situazioni, a seconda degli ingressi dati e delle connessioni implementate. Grazie ai programmi eseguibili, che possono essere caricati anche da remoto, è possibile determinare il comportamento e le logiche avanzate del sistema.

Un primo esempio di utilizzo è per la gestione delle condizioni meteo avverse in campo stradale: il sistema monitora in continuo i dati meteo, ne segue l'andamento e prevede il momento in cui i parametri misurati o dei parametri calcolati internamente supereranno una o più soglie. In tal modo può attivare in anticipo predeterminate segnalazioni, sia locali, quali ad esempio attivazione di segnalazioni ottiche o acustiche, attivazione di pannelli a messaggio variabile, sia remote, ad esempio ad uno o più server o a uno o più operatori utilizzando una delle interfacce (GSM, SMS o MMS, TCP/IP, UDP, Voce, Bluetooth). Grazie a tali segnalazioni previsionali locali il gestore della tratta può, ad esempio nel caso in cui il sistema preveda che sta per essere superata la soglia di sicurezza termica o termoigrometrica, inviare sul posto dei mezzi di salatura o di altro genere, del personale operativo e/o utilizzare altri canali per diffondere l'aggiornamento delle previsioni.

Un altro esempio di utilizzo è per la gestione avanzata senza operatore di strumentazione, nel quale il sistema viene connesso alla strumentazione, la controlla e la pilota, secondo condizioni predeterminate o determinate in funzione di altri parametri misurati o calcolati internamente. Il sistema provvede inoltre ad inviare dei rapporti di contenuto a cadenza impostabile ad uno o più server e ad uno o più operatori umani tramite una delle interfacce (GSM, SMS o MMS, TCP/IP, UDP, Voce, Bluetooth). Inoltre può inviare delle comunicazioni in caso di superamento di una o più soglie di uno o più parametri misurati o calcolati internamente, ovvero su richiesta di almeno un server o di almeno un operatore umano.

Ovviamente i suddetti esempi non devono essere intesi in alcun modo come limitativi ma solo a titolo di esempio preferenziale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando, del tipo comprendente almeno: mezzi di input per rilevazione dati da almeno una apparecchiatura esterna ad esso e ad esso collegata/e; - mezzi di memorizzazione ed elaborazione dei detti dati; mezzi di trasmissione dei dati elaborati ad un sistema centrale di comando e/od elaborazione remoto, caratterizzato dal fatto che esso comprende ulteriormente integrati in esso mezzi di servocomando per detta apparecchiatura/e da controllare. 2.- Apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che esso comprende: a) una sezione microprocessore (1) quale microcontrollore in grado di gestire la maggior parte delle operazioni, detto microcontrollore essendo anche in grado di eseguire istruzioni dei proprio firmware da remoto; il microcontrollore interfacciandosi alle seguenti sezioni: b) sezione modulo telefonico/modem (2a), con scheda identificativa (SIM), quali mezzi di comunicazione bidirezionale con almeno un server remoto e/o con almeno un operatore umano, il flusso dati potendo avvenire per lo meno via GSM data, SMS o MMS, TCP/IP, UDP, Voce; detta sezione essendo anche - mezzo di intercomunicazione per pilotaggio del funzionamento della detta/e apparecchiatura/e esterna/e da controllare tramite almeno un server e/o almeno un operatore, sia con comandi puntuali sia con l'aggiornamento del firmware modificabile, la scheda identificativa (SIM) potendo essere opzionalmente sostituita dall’utente del sistema. c) sezione di gestione protocolli (4) con rispettiva porta di comunicazione a protocollo, in grado di gestire uno scambio di dati via interfaccia digitale, tale comunicazione potendo avvenire sia con un computer sia con un dispositivo digitale; d) sezione di acquisizione (5) quale mezzo campionatore di segnali analogici e digitali in ingresso e di trasmettere le informazioni ricavate al detto microcontrollore per la rispettiva elaborazione, previa eventuale conversione digitale; d) sezione di pilotaggio uscite con la funzione di controllare la/le detta/e apparecchiatura/e esterna/e da controllare (6c, 6d); e) sezione GPS (3) con orologio interno e con antenna incorporata o esterna, con funzione di autolocalizzazione e di sincronizzazione del proprio orologio interno; f) sezione memoria locale (7) per archiviare informazioni e accedere a dati e programmi intercambiabili. 3.- Apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando secondo la rivendicazione 1 e/o 2 caratterizzato dal fatto che esso ulteriormente comprende una sezione Bluetooth (TM) connessa al microcontrollore (1) che gli consente di comunicare bidirezionalmente con almeno un server remoto e/o con almeno un dispositivo, scambiando dati con questi, ed ulteriormente pilotare il funzionamento dell’unità da remoto da parte di almeno un server e/o almeno un operatore, sia con comandi puntuali sia con l'aggiornamento del firmware. 4.- Metodo di intercomunicazione, controllo e pilotaggio di apparato/i esterno/i utilizzando un apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 caratterizzato dal fatto di monitorare in continuo i dati meteo, seguendo l’andamento e prevedendo il momento in cui i parametri misurati o dei parametri calcolati internamente superino una o più soglie per attivare in anticipo predeterminate segnalazioni, sia locali, sia remote, potendo intervenire in merito per reazione tramite detto microcontrollore e detti mezzi di pilotaggio. 5.- Metodo di intercomunicazione, controllo e pilotaggio di apparato esterni utilizzando un apparato intercomunicatore di controllo e di servocomando secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 caratterizzato dal fatto di operare per la gestione avanzata senza operatore di strumentazione, nel quale il sistema viene connesso alla strumentazione, la controlla e la pilota, secondo condizioni predeterminate o determinate in funzione di altri parametri misurati o calcolati internamente, il sistema provvedendo inoltre ad inviare dei rapporti di contenuto a cadenza impostabile ad uno o più server e ad uno o più operatori umani tramite una delle interfacce, potendo inoltre inviare delle comunicazioni in caso di superamento di una o più soglie di uno o più parametri misurati o calcolati internamente, ovvero su richiesta di almeno un server o di almeno un operatore umano.