SK9109Y1 - Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement - Google Patents
Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement Download PDFInfo
- Publication number
- SK9109Y1 SK9109Y1 SK150-2019U SK1502019U SK9109Y1 SK 9109 Y1 SK9109 Y1 SK 9109Y1 SK 1502019 U SK1502019 U SK 1502019U SK 9109 Y1 SK9109 Y1 SK 9109Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- data
- communication
- network
- sensor devices
- monitoring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Technické riešenie sa týka spôsobu monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí a zapojenia monitoringu, kde pod termínom „regionálna infraštruktúra“ sa rozumie mesto, obec, turistický chodník, povodie rieky a iné územné lokality či už plošné, alebo líniové. Monitorovací systém so senzorickými zariadeniami SYNCiton (SYNchronization of Communication IT after switching ON - synchronizácia komunikácie informačných technológií po zapnutí) je navrhnutý na zbieranie a odosielame akýchkoľvek správ v rámci definovaného regiónu. Hlavnou oblasťou použitia je Smart City so zberom a zasielaním senzorických údajov. Technické riešenie patrí do oblasti monitoringu a prenosu dát.The technical solution concerns the method of monitoring regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and enabling monitoring, where the term "regional infrastructure" means a city, municipality, tourist path, river basin and other territorial sites, whether area , or liner. The monitoring system with SYNCiton sensor devices (SYNchronization of Communication IT after switching ON) is designed to collect and send any messages within a defined region. The main area of application is Smart City with the collection and transmission of sensory data. The technical solution belongs to the area of monitoring and data transmission.
Doterajší stav technikyPrior art
Zo stavu techniky je známy štandardný prístup k monitoringu, ktorý uvažuje s malým počtom senzorov v rámci infraštruktúry, rádovo na úrovni desiatok až tisícov. Tento prístup neumožňuje zhromažďovať dostatok dát a nepokrýva sa tým dnešná potreba na vznik moderných aplikácií. Používané technológie sú navyše drahé, tak na obstaranie ako aj na prevádzkovanie najmä z energetického hľadiska.A standard approach to monitoring is known from the prior art, which considers a small number of sensors within the infrastructure, in the order of tens to thousands. This approach does not allow enough data to be collected and does not cover today's need for modern applications. In addition, the technologies used are expensive, both for procurement and for operation, especially from an energy point of view.
GSM siete sú primáme stavané na trvalé spojenie a kontinuálny hlasový alebo dátový tok. Tieto riešenia nie sú vhodné a ani použiteľné na napájame z batérie a ak áno, tak len počas niekoľko hodín až dní. Ich energetická náročnosť je až 1 000-násobne vyššia ako energetická náročnosť loT zariadení.GSM networks are primarily built for permanent connections and continuous voice or data flow. These solutions are not suitable and cannot be used on battery power and, if so, only for a few hours to days. Their energy intensity is up to 1,000 times higher than the energy intensity of loT devices.
Tieto siete sa tiež nedajú využiť v prostredí, kde nie je mobilnými operátormi pokrytá infraštruktúra, ako sú napríklad turistické chodníky alebo povodia riek.These networks also cannot be used in environments where the infrastructure is not covered by mobile operators, such as hiking trails or river basins.
GSM siete sú tiež viazané na komerčného operátora a s tým súvisiace poplatky. Pri použití tisícov až desiatok tisícov senzorov tieto prevádzkové náklady prevyšujú hodnotu riešenia.GSM networks are also tied to the commercial operator and the associated fees. When using thousands to tens of thousands of sensors, these operating costs outweigh the value of the solution.
Technológie typu SigFox, LoRa a im podobné nie sú na tento účel vhodné. Dokážu prenášať extrémne málo údajov vo veľmi riedkych cykloch odosielania a nedokážu si vytvárať vlastnú sieťovú infraštruktúm. Sú určené hlavne na zber údajov napríklad z elektromerov alebo plynomerov, nakoľko pri takýchto aplikáciách informácia postačí jedenkrát za deň prípadne za mesiac.Technologies such as SigFox, LoRa and the like are not suitable for this purpose. They can transmit extremely little data in very sparse send cycles and cannot build their own network infrastructure. They are mainly intended for the collection of data, for example from electricity meters or gas meters, as in such applications the information is sufficient once a day or once a month.
MESH siete postavené na technológiách bluetooth, zigbee a iných fungujú len v prípadoch, keď sú tieto zariadenia trvalo pod napätím, podliehajú extrémnemu vzájomnému rušeniu a rozsah takejto siete v počte skokov môže byť rádovo len niekoľko jednotiek až desiatok, ale rozhodne nie stovky až tisíce, inak sa takáto sieť z praktického hľadiska stáva nefunkčnou.MESH networks built on bluetooth, zigbee and other technologies only work when these devices are constantly energized, subject to extreme mutual interference and the range of such a network in the number of hops can be in the order of only a few units to tens, but certainly not hundreds to thousands, otherwise such a network becomes dysfunctional from a practical point of view.
Absencia účinných rýchlych, úsporných a efektívnych sietí so senzorickými zariadeniami viedla k snahe navrhnúť takú sieť, ktorá by zabezpečila uvedené požiadavky. Snaha vyústila do originálneho spôsobu monitoringu regionálnej plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí a zapojenia monitoringu, ktoré sú ďalej opísané v tomto technickom riešení.The absence of efficient, fast, economical and efficient networks with sensor devices has led to efforts to design a network that meets these requirements. The effort resulted in an original way of monitoring the regional area, tree or linear infrastructure and synchronizing the communication of information technologies after switching on and switching on the monitoring, which are further described in this technical solution.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Uvedené nedostatky sú odstránené zapojením monitoringu podľa technického riešenia a umožňujú monitoring regionálnej plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že zapojenie monitoringu pozostáva z viaceíých technologických vrstiev, pričom každá z nich je presne inžiniersky definovaná tak, aby mohli byť tieto vrstvy otvorené pre rôznych, či už hardvérových, alebo softvérových výrobcov a zákazníkov. Jadrom monitorovacieho systému je zariadenie SYNCiton, čo je komunikačný systém, umožňujúci autonómne pripájanie senzorických zariadení SYNCiton UNIT do rozsiahlych samoorganizujúcich sietí SYNCiton NETWORK. Jadrom systému sú jednotlivé presne zadefinované autonómne senzorické zariadenia prevažne na platformách SoC. Hardvérová úroveň je definovaná hlavne tak, aby sa dokázala pripojiť jednotným protokolom do komunikačnej siete. Celé hardvérové riešenie musí dodržiavať všetky legislatívne pravidlá týkajúce sa elektromagnetického vyžarovania. Softvér (firmvér) je nahratý priamo do hardvérovej časti. Firmvér musí presne dodržiavať definovaný komunikačný protokol, a to vrátane všetkých bezpečnostných prvkov, inak ho automaticky komunikačná sieť vylúči a nebude jeho dáta akceptovať a prenášať. Komunikačný protokol je vytvorený tak, že riadiace informácie v optimálnom prípade zaberajú len 0,5 % komunikácie, ostatné je použité na užitočné dáta. Jeden vysielací a prijímací cyklus zariadenia bude trvať od 10 ms po 100 ms.These shortcomings are eliminated by involving monitoring according to the technical solution and enable monitoring of regional area, tree or linear infrastructure. The essence of the technical solution lies in the fact that the involvement of monitoring consists of several technological layers, each of which is precisely engineered so that these layers can be open to different, whether hardware or software manufacturers and customers. The core of the monitoring system is the SYNCiton device, which is a communication system enabling the autonomous connection of SYNCiton UNIT sensor devices to large self-organizing SYNCiton NETWORK networks. The core of the system are individual precisely defined autonomous sensor devices, mainly on SoC platforms. The hardware level is defined mainly so that it can connect to the communication network with a unified protocol. The entire hardware solution must comply with all legislative regulations regarding electromagnetic radiation. The software (firmware) is uploaded directly to the hardware part. The firmware must strictly adhere to the defined communication protocol, including all security features, otherwise the communication network will automatically exclude it and will not accept and transmit its data. The communication protocol is designed so that the control information optimally occupies only 0.5% of the communication, the rest is used for useful data. One transmit and receive cycle of the device will last from 10 ms to 100 ms.
Zapojenie monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry je tvorené autonómnou proprietámou sieťou so sústavou koncentrátorov a viacúrovňovou sústavou senzorických zariadení tak, že ku každému koncentrátom je pripojená prvá úroveň senzorických zariadení. Vzdialenosť medzi susednými senzorickými zariadeniami závisí od použitého hardvéru a hýbe sa rádovo od 50 m do 1 000 m a pre tútoThe monitoring connection of regional, area, tree or linear infrastructure consists of an autonomous proprietary network with a system of concentrators and a multilevel system of sensor devices so that the first level of sensor devices is connected to each concentrate. The distance between adjacent sensor devices depends on the hardware used and moves on the order of 50 m to 1,000 m and for this
SK 9109 Υ1 vzdialenosť je parametrom jeden z komunikačných štandardov Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC alebo iný, z ktorých je možné odosielať dáta. Celková rozsiahlosť siete so senzorickými zariadeniami nezávisí od použitého hardvéru a hýbe sa rádovo od 50 m do 100 000 m a pre túto vzdialenosť je prvým parametrom jeden z komunikačných štandardov Bluetooth, WiFi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC a druhým parametrom je zároveň vzdialenosť od koncentrátom s počtom skokov úrovní L, z ktorých je možné odosielať dáta a je limitovaná len počtom senzorických zariadení v sieti. Každé senzorické zariadenie je prepojené s najbližším jedným alebo viacerými senzorickými zariadeniami o stupeň nižšej alebo vyššej úrovne. Senzorické zariadenia sú univerzálne na merame nielen jednej veličiny: teploty, vlhkosti, tlaku, hluku, COz, prašnosti, magnetického poľa, otrasov a zároveň sú komunikačnými uzlami komunikačnej siete v asymetrických pulzných vlnách. Koncentrátory sú cez dátovú sieť pripojené do dátového úložiska na prenos údajov do klaudu. V celej infraštruktúre je len jeden koncentrátor na 1 000 senzorov. Koncentrátor nie je riadiacim prvkom senzorickej siete. Sieť je autonómna a koncentrátor len prenáša údaje do internetu. Ak sa do siete pripojí ďalší koncentrátor, sieť ho dokáže autonómne začleniť do infraštruktúry a využívať na prenos údajov. Koncentrátor musí spĺňať presné pravidlá bezpečnosti, inak ho sieť odmietne. Dátové úložisko uchováva všetky údaje bezpečne uložené na ďaíšie spracovanie. Jeho úlohou je ukladať, analyzovať, kódovať a zálohovať údaje. Súčasťou dátového úložiska je aj big dáta analýza používaná aplikačnou vrstvou. Dátové úložisko má definované komunikačné rozhranie, pomocou ktorého sa naň pripájajú koncentrátory a aplikačná vrstva. Do dátového úložiska sú cez dátovú sieť pripojené hardvérové prostriedky používateľov s aktívnou webovou alebo mobilnou aplikáciou, pričom hardvérové prostriedky používateľov majú pripojenia na jednotlivé senzorické zariadenia, ktoré sú v dosahu a majú bezpečnostné oprávnenie. V aktívnej aplikácii sa preberajú údaje z dátového úložiska a poskytujú prezentačnej vrstve funkcie a udalosti. Prezentačná vrstva umožňuje interakciu používateľov s celou platformou. Prezentačná vrstva umožňuje interakciu koncových používateľov, ale aj integrátorov pri tvorbe a definovaní senzorických sietí. Prezentačná vrstva bude funkčná autonómne na mobilných zariadeniach, ako sú telefóny, tablety a notebooky, ako je integrované do iných riešení v podobe webových aplikácií.SK 9109 Υ1 distance is a parameter of one of the communication standards Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC or other, from which data can be sent. The total size of the network with sensor devices does not depend on the hardware used and ranges from 50 m to 100,000 m and for this distance the first parameter is one of the communication standards Bluetooth, WiFi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC and the second parameter is the distance from concentrates with the number of L-level jumps from which data can be sent and is limited only by the number of sensor devices in the network. Each sensor device is connected to the nearest one or more sensor devices by a lower or higher level. Sensory devices are universal for measuring not only one quantity: temperature, humidity, pressure, noise, CO 2, dust, magnetic field, shocks and at the same time they are communication nodes of the communication network in asymmetric pulse waves. The concentrators are connected to a data storage via a data network to transfer data to the cloud. There is only one concentrator per 1,000 sensors in the entire infrastructure. The concentrator is not a sensor network controller. The network is autonomous and the concentrator only transmits data to the Internet. If another concentrator is connected to the network, the network can autonomously integrate it into the infrastructure and use it for data transmission. The concentrator must comply with strict security rules, otherwise the network will reject it. The data store keeps all data securely stored for further processing. Its task is to store, analyze, encode and back up data. The data storage also includes big data analysis used by the application layer. The data storage has a defined communication interface, by means of which concentrators and the application layer are connected to it. The hardware resources of users with an active web or mobile application are connected to the data storage via the data network, the user hardware means having connections to individual sensor devices that are within range and have security authorization. In the active application, data is downloaded from the data store and provided to the presentation layer of functions and events. The presentation layer allows users to interact with the entire platform. The presentation layer allows the interaction of end users, but also integrators in creating and defining sensory networks. The presentation layer will work autonomously on mobile devices such as phones, tablets and laptops, as integrated into other web application solutions.
Ak je senzorické zariadenie SYNCiton napájané z batérie, tak väčšinu času spí. Musí sa ale budiť presne v stanovený čas tak, aby plnilo aj úlohu sieťovej infraštruktúry. Zariadenia autonómne zisťujú komunikačnú cestu ku koncentrátorom. Celá komunikácia môže byť šifrovaná bezpečnostnými kľúčmi tak, aby sa nedala falšovať a aby prípadné útoky nemohli narušiť celú infraštruktúru. Koncentrátor je zodpovedný za finálnu komunikáciu do siete internet.If the SYNCiton sensor device is battery powered, it sleeps most of the time. However, it must be woken up at the exact time so that it also fulfills the role of network infrastructure. The devices autonomously detect the communication path to the concentrators. All communications can be encrypted with security keys so that they cannot be tampered with and so that any attacks cannot disrupt the entire infrastructure. The concentrator is responsible for the final communication to the Internet.
Senzorické zariadenia sa autonómne začlenenia do komunikačného systému len na základe jediného security kľúča.Sensory devices are autonomously integrated into the communication system on the basis of a single security key.
Nevyžaduje sa žiadna ďalšia konfigurácia a je úplne jedno, do ktorého miesta infraštruktúry sa senzor pripojí a aké má typy snímaných údajov. Kľúč slúži len na akceptovanie/povolenie začlenenia senzorického zariadenia a na šifrovanie údajov. Senzorické zariadenie v definovaný čas počúva okolitú komunikácia a na základe nej sa autonómne začlení do komunikačnej infraštruktúry. Ak zariadenie prestane fungovať, ostatné zariadenia to rozpoznajú a vytvoria náhradné komunikačné cesty.No additional configuration is required and it does not matter where the infrastructure is connected to the sensor and what types of scanned data it has. The key is only used to accept / enable the inclusion of the sensor device and to encrypt the data. The sensor device listens to the surrounding communication at a defined time and, based on it, is autonomously integrated into the communication infrastructure. If the device stops working, other devices will recognize it and create alternate communication paths.
Spôsob monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácia komunikácie informačných technológií po zapnutí je založený na tom, že v autonómnej proprietámej sieti sa autonómna rekonfigurácia, synchronizácia, komunikácia a prenos dát medzi senzorickými zariadeniami monitoringu regionálnej infraštruktúry uskutočňuje v asymetrických pulzných komunikačných vlnách tak, že počas jedného prechodu vlny sa dáta od akéhokoľvek senzorického zariadenia prenesú cez celú autonómnu proprietámu sieť k najbližšiemu koncentrátom počas jedného prechodu vlny, pričom počet pulzných vín potrebných na prenos údajov od koncentrátom k senzorickému zariadeniu sa rovná jeho skokovej vzdialenosti od koncentrátom, pričom pozostáva z krokov, kde:The method of monitoring regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on is based on the fact that in an autonomous proprietary network autonomous reconfiguration, synchronization, communication and data transfer between sensor devices monitoring regional infrastructure takes place in asymmetric pulse communication waves. that during one wave pass the data from any sensor device is transmitted over the whole autonomous proprietary network to the nearest concentrate during one wave pass, the number of pulse waves required to transmit data from the concentrates to the sensor device equal to its step distance from the concentrates, consisting of steps where:
- v prvom kroku si senzorické zariadenie vypýta bezpečnostný kľúč, ak ho ešte nemá a následne čaká, pokiaľ nezistí všetky časové okná komunikácie, následne keď má potrebné údaje, uspí sa a zobudí sa presne po uplynutí času TO;- in a first step, the sensor device requests a security key if it does not already have one and then waits until it detects all the time windows of the communication, then when it has the necessary data, it sleeps and wakes up exactly after the time TO has elapsed;
- od času TO senzorické zariadenie počúva počas TI senzorické zariadenia z vrstvy L+l, ktoré sú o jednu úroveň ďalej od koncentrátom, ako je toto samotné senzorické zariadenie, pričom z každého senzorického zariadenia najskôr overí security kód a ak je správny, uloží si údaje do pamäte na odoslanie v ďalšom kroku;- from time TO, the sensor device listens during TI sensor devices from the L + 1 layer, which are one level further from the concentrate than the sensor device itself, while first verifying the security code from each sensor device and, if correct, storing the data to the memory to be sent in the next step;
- následne vysiela počas T2A údaje do vrstvy L+l, čo sú hlavne dáta šíriace sa od koncentrátom k okrajom siete;- subsequently transmits data during the T2A to the L + 1 layer, which is mainly data propagating from the concentrates to the edges of the network;
- v ďalšom kroku nastáva vysielame počas T2B do vrstvy L-l, kedy sa vysielajú vlastné údaje, ale aj údaje z pamäte od iných senzorických zariadení;- in the next step, the transmission occurs during the T2B to the L-1 layer, when the own data are transmitted, but also the data from the memory from other sensor devices;
- v predposlednom kroku počas T3 počúva údaje z vrstvy L-l, ktoré budú v ďalšom kroku prenesené do vrstvy L+l;- in the penultimate step during T3 he listens to the data from the layer L-1, which will be transferred to the layer L + 1 in the next step;
- po tomto kroku sa senzorické zariadenie uspí na čas TO na účely šetrenia elektrickej energie batérie.- after this step, the sensor device is put to sleep for the time TO in order to save battery power.
Podstata spôsobu monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry spočíva aj v tom, že v proprietámej sieti obsiahnuté zariadenia komunikujú na komunikačných štandardoch Bluetooth,The essence of the method of monitoring regional, area, tree or linear infrastructure also lies in the fact that the devices included in the proprietary network communicate on Bluetooth communication standards,
SK 9109 Υ1SK 9109 Υ1
Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC alebo aj novo vzniknutých protokoloch tak, že zariadenia, ktoré sú v susedných vrstvách L a L-l používajú rovnaký komunikačný protokol.Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC or even newly created protocols so that devices that are in adjacent layers L and L-1 use the same communication protocol.
Výhody spôsobu monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí a zapojenia monitoringu podľa tohto technického riešenia sú zjavné z jeho účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Účinky tohto technického riešenia spočívajú v tom, že senzory majú extrémne nízku spotrebu elektrickej energie, rádovo 0,1 Wh až 3 Wh za rok, pričom zároveň slúžia aj ako uzly komunikačnej infraštruktúry a zároveň ako monitorovacie body. Senzory sa správajú ako majáky. Senzory vytvárajú autonómnu proprietámu sieť. Sieť zvládne tisíce pripojených senzorov na jeden koncentrátor. Do siete môže byť pripojených milióny senzorov, preto je celý systém navrhnutý tak, aby sa samoorganizoval. Do siete sa zariadenie SYNCiton pripojí tak, že sa mu nahrá bezpečnostné povolenie a zariadenie SYNCiton sa umiestni na svoje stanovisko, pričom si ho sieť sama vyhľadá a pripojí. Sieť je funkčná, ak sú senzory vzdialené od seba od 50 m do 100 000 m podľa použitého HW. Senzory sú univerzálne riešené tak, aby vedeli merať: teplotu, vlhkosť, zvuk, COz a iné plyny, prašnosť, magnetické pole, otrasy a iné. Senzory sú napájané z malého akumulátora, prípadne rozšírené o solárny článok, ak to vyžaduje meraná veličina. Do siete sa senzorické zariadenie SYNCiton pripojí tak, že sa mu nahrá bezpečnostné povolenie a zariadenie SYNCiton sa umiestni na svoje stanovisko, pričom si ho sieť sama vyhľadá a pripojí.The advantages of the method of monitoring regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and switching on monitoring according to this technical solution are obvious from its effects, which are manifested externally. The effects of this technical solution are that the sensors have extremely low power consumption, in the order of 0.1 Wh to 3 Wh per year, while also serving as nodes of the communication infrastructure and as monitoring points. The sensors behave like beacons. The sensors form an autonomous proprietary network. The network can handle thousands of connected sensors per concentrator. Millions of sensors can be connected to the network, so the whole system is designed to self-organize. The SYNCiton device connects to the network by downloading a security clearance, and the SYNCiton device places its position, with the network finding and connecting it itself. The network is functional if the sensors are spaced from 50 m to 100,000 m apart depending on the HW used. The sensors are universally designed to be able to measure: temperature, humidity, sound, CO 2 and other gases, dust, magnetic fields, shocks and others. The sensors are powered by a small battery, or extended by a solar cell, if required by the measured quantity. The SYNCiton sensor device is connected to the network by uploading a security clearance, and the SYNCiton device places its position, with the network finding and connecting it itself.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings
Na priložených výkresoch sú zobrazené znaky riešenia, ktoré súvisia s konštrukciou zariadenia SYNCiton UNIT a SYNCiton Network. Na obr. 1 je znázornená jedna realizácia komunikačnej siete SYNCiton a jej vrstvy. Na obr. 2 je znázornená druhá realizácia komunikačnej siete SYNCiton a jej vrstvy. Na obr. 3 je znázornený princíp komunikácie zariadení SYNCiton a postupnosť krokov tejto komunikácie. Na obr. 4 je znázornený komunikačný protokol.The attached drawings show the features of the solution that are related to the design of the SYNCiton UNIT and SYNCiton Network. In FIG. 1 shows one implementation of a SYNCiton communication network and its layer. In FIG. 2 shows a second implementation of the SYNCiton communication network and its layer. In FIG. 3 shows the principle of communication of SYNCiton devices and the sequence of steps of this communication. In FIG. 4 shows a communication protocol.
Príklady uskutočneniaExamples of embodiments
Jednotlivé uskutočnenia technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci poznajúci stav techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.The individual embodiments of the technical solution are presented for illustration and not as limitations of technical solutions. Those skilled in the art will find, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will also fall within the scope of the following protection claims.
Odborníkom poznajúcim stav techniky nemôže robiť problém optimálne navrhnúť konštrukciu a výber vhodných materiálov, preto tieto znaky neboli detailne riešené.It is not a problem for those skilled in the art to optimally design the structure and select suitable materials, so these features have not been addressed in detail.
Príklad 1Example 1
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísané zapojenie monitoringu regionálnej, plošnej infraštruktúry zobrazené na obr. 1. Je tvorené autonómnou proprietámou sieťou so sústavou koncentrátorov K a viacúrovňovou sústavou senzorických zariadení S tak, že ku každému koncentrátom K je pripojená prvá úroveň senzorických zariadení S. Každé senzorické zariadenie S vyššej úrovne je prepojené s najbližšími senzorickými zariadeniami S o stupeň nižšej úrovne a so senzorickými zariadeniami S o stupeň vyššej úrovne. V hardvérových prostriedkoch každého senzorického zariadenia S je obsiahnutý firmvér. Koncentrátory K sú cez dátovú sieť pripojené do dátového úložiska. Vzdialenosť medzi senzorickými zariadeniami S je od 50 m do 1 000 m podľa použitého HW. Senzorické zariadenia S sú univerzálne na meranie teploty, tlaku, vlhkosti, hluku, CO2, prašnosti, magnetického poľa, otrasov a iných veličín a parametrov a zároveň sú komunikačnými uzlami komunikačnej siete v asymetrických pulzných vlnách. Do dátového úložiska sú cez dátovú sieť pripojené hardvérové prostriedky používateľov s aktívnou webovou alebo mobilnou aplikáciou, pričom hardvérové prostriedky užívateľov majú pripojenia na jednotlivé senzorické zariadenia S, ktoré sú v dosahu a majú bezpečnostné oprávnenie.In this example of a specific embodiment of the subject of the technical solution, the connection of the monitoring of the regional, area infrastructure shown in fig. 1. It consists of an autonomous proprietary network with a system of concentrators K and a multilevel system of sensor devices S such that a first level of sensor devices S is connected to each concentrate K. Each higher level sensor device S is connected to the nearest sensor devices S by a lower level and with sensor devices S to a higher level. Firmware is included in the hardware means of each sensor device S. K concentrators are connected to a data storage via a data network. The distance between the sensor devices S is from 50 m to 1,000 m depending on the HW used. Sensor devices S are universal for measuring temperature, pressure, humidity, noise, CO2, dust, magnetic field, shocks and other quantities and parameters and are also communication nodes of the communication network in asymmetric pulse waves. The hardware means of users with an active web or mobile application are connected to the data storage via the data network, the hardware means of the users having connections to individual sensor devices S which are within range and have security authorization.
Takýmto zapojením sa dá komplexne monitorovať plošný región, ako je napríklad mesto, areál výrobného podniku, parkovisko, štadión alebo kancelárska budova.Such involvement can comprehensively monitor an area region, such as a city, a manufacturing plant, a parking lot, a stadium, or an office building.
Senzory slúžia na zber íýzikálnych veličín, ako teploty, vlhkosti, tlaku, hluku, CO2, prašnosti, magnetického poľa, otrasov, prípadne iných a zároveň aj autonómne vytvárajú komunikačnú sieť.The sensors are used to collect physical quantities, such as temperature, humidity, pressure, noise, CO2, dust, magnetic field, shocks, or others, and at the same time autonomously create a communication network.
Príklad 2Example 2
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísané zapojenie monitoringu regionálnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry zobrazené na obr. 2. Je tvorené autonómnou proprietámou sieťou so sústavou koncentrátorov K a viacúrovňovou sústavou senzorických zariadení S tak, že ku každému koncentrátom K je pripojená prvá úroveň senzorických zariadení S. Každé senzorické zariadenieIn this example of a specific embodiment of the subject of the technical solution, the connection of the monitoring of the regional, tree or linear infrastructure shown in fig. 2. It consists of an autonomous proprietary network with a system of concentrators K and a multilevel system of sensor devices S such that a first level of sensor devices S is connected to each concentrate K. Each sensor device
SK 9109 Υ1SK 9109 Υ1
S vyššej úrovne je prepojené s najbližšími senzorickými zariadeniami S o stupeň nižšej úrovne a so senzorickými zariadeniami S o stupeň vyššej úrovne. V hardvérových prostriedkoch každého senzorického zariadenia S je obsiahnutý firmvér. Koncentrátory K sú cez dátovú sieť pripojené do dátového úložiska. Vzdialenosť medzi senzorickými zariadeniami S je od 50 m do 1 000 m podľa použitého HW. Senzorické zariadenia S sú univerzálne na merame teploty, tlaku, vlhkosti, hluku, CO2, prašnosti, magnetického poľa, otrasov a iných a zároveň sú komunikačnými uzlami komunikačnej siete v asymetrických pulzných vlnách. Do dátového úložiska sú cez dátovú sieť pripojené hardvérové prostriedky užívateľov s aktívnou webovou alebo mobilnou aplikáciou, pričom hardvérové prostriedky užívateľov majú pripojenia na jednotlivé senzorické zariadenia S, ktoré sú v dosahu a majú bezpečnostné oprávnenie.The higher level S is connected to the nearest sensor devices S by a lower level and to the sensor devices S by a higher level. Firmware is included in the hardware means of each sensor device S. K concentrators are connected to a data storage via a data network. The distance between the sensor devices S is from 50 m to 1,000 m depending on the HW used. Sensor devices S are universal for measuring temperature, pressure, humidity, noise, CO 2 , dust, magnetic field, shocks and others, and at the same time they are communication nodes of the communication network in asymmetric pulse waves. The hardware means of the users with the active web or mobile application are connected to the data storage via the data network, the user hardware means having connections to the individual sensor devices S, which are within range and have security authorization.
Takýmto zapojením sa dá komplexne monitorovať lineárny alebo stromový región, ako sú napríklad turistické chodníky, povodia riek, cestná infraštruktúra, ropovodné alebo plynové potmbia, eklektická rozvodná sieť.Such connection can comprehensively monitor a linear or tree region, such as hiking trails, river basins, road infrastructure, oil or gas pipelines, and an eclectic distribution network.
Senzory slúžia na zber fýzikálnych veličín, ako teploty, vlhkosti, tlaku, hluku, CO2, prašnosti, magnetického poľa, otrasov, prípadne iných a zároveň aj autonómne vytvárajú komunikačnú sieť.The sensors are used to collect physical quantities, such as temperature, humidity, pressure, noise, CO 2 , dust, magnetic field, shocks, or others, and at the same time autonomously create a communication network.
Príklad 3Example 3
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísaný spôsob monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí zobrazený na obr. 3 s podporou komunikačného protokolu z obr. 4. Spôsob monitoringu regionálnej, plošnej, stromovej alebo lineárnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí je riešený tak, že v autonómnej proprietámej sieti sa autonómna rekonfigurácia, synchronizácia, komunikácia a prenos dát medzi senzorickými zariadeniami monitoringu regionálnej infraštruktúry uskutočňuje v asymetrických pulzných komunikačných vlnách tak, že počas jedného prechodu vlny sa dáta od akéhokoľvek senzorického zariadenia prenesú cez celú autonómnu proprietámu sieť k najbližšiemu koncentrátom počas jedného prechodu vlny, pričom počet pulzných vín potrebných na prenos údajov od koncentrátom k senzorickému zariadeniu sa rovná jeho skokovej vzdialenosti od koncentrátom, pričom pozostáva z krokov, kde:In this example of a specific embodiment of the subject of the technical solution, the method of monitoring the regional, area, tree or linear infrastructure and synchronizing the communication of information technologies after switching on is shown shown in FIG. 3 with the support of the communication protocol of FIG. 4. The method of monitoring regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on is solved by autonomous reconfiguration, synchronization, communication and data transfer between sensor devices of regional infrastructure monitoring in asymmetric pulse communication waves in autonomous proprietary network. such that during one wave pass the data from any sensor device is transmitted over the whole autonomous proprietary network to the nearest concentrate during one wave pass, the number of pulse waves required to transmit data from the concentrates to the sensor device equal to its step distance from the concentrates, consisting of from the steps where:
- v prvom kroku si senzorické zariadenie vypýta bezpečnostný kľúč, ak ho ešte nemá a následne čaká, pokiaľ nezistí všetky časové okná komunikácie, následne keď má potrebné údaje, uspí sa a zobudí sa presne po uplynutí času TO;- in a first step, the sensor device requests a security key if it does not already have one and then waits until it detects all the time windows of the communication, then when it has the necessary data, it sleeps and wakes up exactly after the time TO has elapsed;
- od času TO senzorické zariadenie počúva počas TI senzorické zariadenia z vrstvy L+l, ktoré sú o jednu úroveň ďalej od koncentrátom, ako je toto samotné senzorické zariadenie, pričom z každého senzorického zariadenia najskôr overí security kód a ak je správny, uloží si údaje do pamäte na odoslanie v ďalšom kroku;- from time TO, the sensor device listens during TI sensor devices from the L + 1 layer, which are one level further from the concentrate than the sensor device itself, while first verifying the security code from each sensor device and, if correct, storing the data to the memory to be sent in the next step;
- následne vysiela počas T2A údaje do vrstvy L+l, čo sú hlavne dáta šíriace sa od koncentrátom k okrajom siete;- subsequently transmits data during the T2A to the L + 1 layer, which is mainly data propagating from the concentrates to the edges of the network;
- v ďalšom kroku nastáva vysielame počas T2B do vrstvy L-l, kedy sa vysielajú vlastné údaje, ale aj údaje z pamäte od iných senzorických zariadení;- in the next step, the transmission occurs during the T2B to the L-1 layer, when the own data are transmitted, but also the data from the memory from other sensor devices;
- v predposlednom kroku počas T3 počúva údaje z vrstvy L-l, ktoré budú v ďalšom kroku prenesené do vrstvy L+l;- in the penultimate step during T3 he listens to the data from the layer L-1, which will be transferred to the layer L + 1 in the next step;
- po tomto kroku sa senzorické zariadenie uspí na čas TO s cieľom šetriť elektrickú energiu batérie.- after this step, the sensor device sleeps for time TO in order to save battery power.
V proprietámej sieti obsiahnuté zariadenia komunikujú na komunikačných štandardoch Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC alebo aj novo vzniknutých protokoloch tak, že zariadenia, ktoré sú v susedných vrstvách L a L-l používajú rovnaký komunikačný protokol.The devices included in the proprietary network communicate on the communication standards Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, LoRa, Sigfox, RFC or even the newly created protocols so that the devices that are in the adjacent layers L and L-1 use the same communication protocol.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Spôsob monitoringu regionálnej infraštruktúry a synchronizácie komunikácie informačných technológií po zapnutí a zapojenie monitoringu podľa technického riešenia nachádza využiteľnosť v projektoch Smart city, Smart Home zber senzorických údajov a loT, životného prostredia, meraní kvality prostredia, bezpečnosti, dopravy, Point of interest a turistického mchu.The method of monitoring the regional infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and connecting the monitoring according to the technical solution finds usability in projects Smart city, Smart Home collection of sensory data and loT, environment, environmental quality measurement, security, transport, point of interest and tourist fly.
Claims (6)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK150-2019U SK9109Y1 (en) | 2019-10-09 | 2019-10-09 | Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement |
| EP20200461.0A EP3806483A1 (en) | 2019-07-22 | 2020-10-07 | Method of monitoring regional areal, tree or linear infrastructure and an installment of a monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK150-2019U SK9109Y1 (en) | 2019-10-09 | 2019-10-09 | Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK1502019U1 SK1502019U1 (en) | 2020-12-02 |
| SK9109Y1 true SK9109Y1 (en) | 2021-04-14 |
Family
ID=73643436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK150-2019U SK9109Y1 (en) | 2019-07-22 | 2019-10-09 | Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK9109Y1 (en) |
-
2019
- 2019-10-09 SK SK150-2019U patent/SK9109Y1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK1502019U1 (en) | 2020-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saleem et al. | Internet of things-aided smart grid: technologies, architectures, applications, prototypes, and future research directions | |
| Sanchez et al. | SmartSantander: IoT experimentation over a smart city testbed | |
| Hayat et al. | The state-of-the-art of sensors and environmental monitoring technologies in buildings | |
| Ahlgren et al. | Internet of things for smart cities: Interoperability and open data | |
| Paredes-Parra et al. | An alternative internet-of-things solution based on LOra for PV power plants: Data monitoring and management | |
| Chen et al. | A vision of IoT: Applications, challenges, and opportunities with china perspective | |
| Rault et al. | Energy efficiency in wireless sensor networks: A top-down survey | |
| Iyengar et al. | Fundamentals of sensor network programming: Applications and technology | |
| Suciu et al. | Big data processing for renewable energy telemetry using a decentralized cloud M2M system | |
| Petrolo et al. | Cyber-physical objects as key elements for a smart cyber-city | |
| Marais et al. | A review of the topologies used in smart water meter networks: A wireless sensor network application | |
| Kusek | Internet of Things: Today and tomorrow | |
| Jha et al. | Design of sensor network for urban micro-climate monitoring | |
| Micheev et al. | Designing smart pulse flow meters using diversion analysis. | |
| Sacoto-Cabrera et al. | Smart-water: digital transformation of urban water measurement | |
| Ebadati E et al. | Sensing, communication with efficient and sustainable energy: An IoT framework for smart cities | |
| Xie et al. | Internet of things (IoT) in canadian smart cities: An overview | |
| SK9109Y1 (en) | Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement | |
| Yamazaki et al. | A sigfox energy consumption model via field trial: Case of smart agriculture | |
| SK1082019A3 (en) | Monitoring method of regional, area, tree or linear infrastructure and synchronization of information technology communication after switching on and monitoring involvement | |
| Yang et al. | An environmental monitoring system with integrated wired and wireless sensors | |
| EP3806483A1 (en) | Method of monitoring regional areal, tree or linear infrastructure and an installment of a monitoring system | |
| Thosar et al. | Air quality parameter measurements system using MQTT protocol for IoT communication over GSM/GPRS technology | |
| Vieira et al. | WaterAMI-Water Automated Metering Infrastructure Based on an Energy Aware Wireless Mesh Network Communication Protocol | |
| Sunitha et al. | Need of Internet of Things for smart cities |