ES2552604A1 - Sistema y método de control de supervisión via una red telemática de datos. - Google Patents

Abstract

Sistema y método de control y supervisión vía una red telemática de datos. El sistema es un sistema micro-controlado (1) y supervisa y controla una serie de dispositivos (8) tales como electrodomésticos, equipos de imagen y sonido, o maquinaria industrial. El sistema consta de sensores (3) para la recogida de datos (2) de los dispositivos (8) a controlar y actuadores (3') para enviar instrucciones (2') a dichos dispositivos (8). Los datos e instrucciones son gestionados y almacenados por una centralita (4). La centralita tiene un script (412), conectado a una base de datos (100) de datos (2) e instrucciones (2'), y está conectada a través de internet a un servidor web (300) y éste a un dispositivo exterior de administración (5), tipo tablet, smartphone u ordenador, del sistema (1) a través de una aplicación web (400).

Description

SISTEMA Y MÉTODO DE CONTROL Y SUPERVISION VIA UNA RED TELEMATICA DE DATOS

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se encuentra en el estado de la técnica de sistemas micro-controlados que controlan y supervisan áreas susceptibles de control tanto para el sector domestico como el industrial. 10

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos en el estado de la técnica numerosos 15 sistemas de control de tipo domótica o industrial.

Actualmente los sistemas de domótica suelen tener sistemas propios de comunicación o una propia línea telefónica. Por tanto, no se comunican con internet. 20

También los actuales equipos domóticos suelen tener funcionalidades cerradas sin posibilidad de ampliación, no permitiendo el añadido de sensores (es decir, carecen de escalabilidad). 25

Los equipos actuales cuentan con software cliente, instalado en un PC, con las limitaciones que esto implica, ya que hoy en día es muy práctico y demandado, el manejo de sistemas de control de todo tipo a través 30 de aplicaciones (APP) desde un ordenador, tableta o smartphone.

También muchos de los sistemas de control actuales presentan debilidades en cuanto a su funcionamiento en caso de fallo de la alimentación eléctrica.

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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un sistema micro-controlado (1) y método de supervisión y control de una serie de 10 dispositivos (8) tales como electrodomésticos, equipos de imagen y sonido, maquinaria industrial, etc.

Es un sistema de comunicación que se conecta a una red telemática de datos (GSM o WIFI) que permite enviar un 15 trama de datos mayor, lo que permite, por ejemplo, transmitir imágenes.

También es un sistema auto-escalable, lo que posibilita incluir nuevos sensores, que se comunican con la 20 centralita mediante la creación de nuevos canales de radiofrecuencia (RF).

El sistema cuenta con un sistema de alimentación ininterrumpido (SAI), que alimenta el equipo en caso de 25 baja energía, permitiendo que el sistema funcione. Por tanto, dispone de una óptima actuación o funcionamiento en caso de fallo de la alimentación eléctrica.

Es un sistema que se pueden controlar desde una 30 aplicación que se puede descargar en un ordenador, tableta o smartphone a través de una aplicación (APP),

El sistema micro-controlado (1) de supervisión y control objeto de la presente invención consta de:

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- Sensores para la recogida de datos de los dispositivos a controlar con un emisor de radiofrecuencia (RF) y alimentados por baterías.

Los sensores pueden ser, por ejemplo: detector de 10 movimiento, sensor humedad, sensor temperatura, detector humos-gases, apertura puertas o ventanas, cámara IP o detector fallo red.

- Una centralita de almacenamiento y procesado de datos 15 y instrucciones, que consta de: un procesador principal; un procesador secundario con tarjeta micro-controlada y con un módulo de radiofrecuencia (el módulo de radiofrecuencia es un microchip y una antena asociada, susceptible de enviar y/o recibir 20 datos); una alimentación con batería integrada en tampón; y, una tarjeta de red (por ejemplo de tipo WIFI o GSM) susceptible de conectarse a una red telemática (por ejemplo, internet).

25

El protocolo de comunicación exterior vía la red telemática se realiza con una plataforma incorporada en dicho procesador principal. Dicha plataforma puede ser de un tipo que no incorpora un disco duro integrado, por lo que es necesario el uso de una 30 tarjeta SD para el arranque y almacenaje de datos.

Dicha plataforma incorpora un script (conjunto de instrucciones que permiten la automatización de tareas). Dentro de su disco duro se incluye un núcleo para programación en un lenguaje informático para 5 escribir dicho script. Mediante programación, el script escribe datos/lee instrucciones en/de una base de datos, lee datos de la misma unidad de control y puede modificar una interfaz web. Con los datos realiza las operaciones necesarias en cada 10 momento para la ejecución de las tareas de control.

La alimentación de la centralita proporciona autonomía para que la centralita siga estando operativa aún en ausencia de red eléctrica. La 15 alimentación es de fuente conmutada con una batería de respaldo con control de carga permanente que asegura una autonomía en caso de corte de red para poder enviar una alarma de “fallo de red”. Esta alimentación puede venir preparada para suministrar 20 energía mediante la conexión a un router-WIFI (por ejemplo el asociado a la tarjeta de red si es de tipo WIFI) para poder asegurar la operatividad del mismo durante un tiempo suficiente para que puedan ser enviadas todas las alarmas pertinentes. 25

La tarjeta de red puede ser, por ejemplo: una tarjeta GSM con un módulo con tarjeta SIM de cualquier compañía telefónica con tarifa plana de datos. Esta modalidad es necesaria en lugares donde no exista 30 cobertura WIFI o de línea física de internet (granjas, residencias secundarias en montaña, etc); o una tarjeta WIFI que comunica la centralita (4) con

el router. En ocasiones, habrá la posibilidad de situar la centralita (4) próxima al router y por tanto conectarla a la propia red del router para el suministro de energía como se ha indicado. 5

- Al menos un dispositivo exterior de administración del sistema conectado a la red telemática, por ejemplo un smart-phone, tableta u ordenador portátil o de sobremesa, asociado a un servidor web que 10 permite al usuario ver el estado del sistema (a través de una página web accesible, por ejemplo, en su dispositivo de administración o en un ordenador con acceso a internet) y asociado a una base de datos (la ligada al script) de almacenamiento de los datos 15 y instrucciones del sistema.

- Actuadores susceptibles de enviar instrucciones a los dispositivos a controlar, recibiendo dichas instrucciones por radiofrecuencia en una banda 20 elegida.

- Un programa informático de administración del sistema que permite gobernar la centralita. En este sistema operativo corre un programa en lenguaje del tipo que 25 detecta en tiempo real los cambios de estados que se producen en la centralita de control. Los lenguajes de programación para los dispositivos de administración pueden ser, por ejemplo, Android, IOS, etc en función del dispositivo de administración que 30 se utilice.

El sistema micro-controlado objeto de la presente invención opera de la siguiente manera:

- Los sensores recopilan datos de sus dispositivos; 5

- Se envían dichos datos, desde el sensor, a través de un emisor de radiofrecuencia, al procesador secundario de la centralita;

10

- Se envían los datos desde el procesador secundario al procesador principal de la centralita;

- El script de la plataforma del procesador principal escribe dichos datos en la base de datos; 15

- Se envían dichos datos, a través del procesador principal, a un servicio web a través de la tarjeta de red de la centralita conectada a una red telemática; 20

- El servicio web lee estos datos y los presenta en una aplicación web accesible desde los dispositivos exteriores de administración a través de una red telemática; 25

- El dispositivo exterior de administración envía una instrucción que el maneja el script y se registra en la base de datos;

30

- Alternativamente, o complementariamente, el script genera dicha instrucción, u otras, en función de los datos recibidos de los sensores y unos parámetros de

referencia proporcionados por el dispositivo exterior o generados por el propio script;

- Se comunica dicha instrucción desde el procesador 5 principal al procesador secundario;

- El procesador secundario envía la instrucción a un actuador mediante su módulo de radio-frecuencia por medio de transmisión asíncrona de radiofrecuencia; 10

- El actuador actúa sobre su dispositivo a controlar asociado.

Cuando la batería de un sensor se aproxima, por ejemplo 15 al 30% de su carga, su propio sensor envía una instrucción de baja carga de batería a la centralita, y ésta avisa al dispositivo exterior de administración del sistema de la necesidad de reemplazar las baterías. De esta manera se asegura un funcionamiento seguro del 20 sistema.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

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- FIGURA 1: Diagrama del sistema de control y supervisión objeto de la presente invención.

- FIGURA 2: Esquema de la centralita de control del sistema de la figura 1. 30

-

- FIGURA 3: Trama de una instrucción emitida por radiofrecuencia por la antena del procesador secundario.

5

- FIGURA 4: Trama de un dato recepcionado por radiofrecuencia por la antena del procesador secundario.

- FIGURA 5: Flujograma de funcionamiento del sistema 10 objeto de la presente invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

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A continuación se detalla una realización de la presente invención.

En la figura 1 se observa el sistema micro-controlado (1) con sensores (3) para la recogida de datos (2) de 20 los dispositivos a controlar (8) con un emisor de radiofrecuencia (RF) en la banda 433 MHz.

Como se observa en la figura 2, la centralita (4) de almacenamiento y procesado de datos (2) y instrucciones 25 (2’) presenta un procesador principal (410); un procesador secundario (420) con tarjeta micro-controlada basada en el chip de Microchip PIC18F2550 (422) y con un módulo de radiofrecuencia (421) en la banda 433 MHz (el módulo de radiofrecuencia es un microchip y una antena 30 asociada, susceptible de enviar instrucciones y recibir datos); una alimentación (430) con batería integrada en

tampón; y, una tarjeta de red (440), de tipo WIFI conectado a una red telemática (6), en este ejemplo la red telemática es internet.

5

El protocolo de comunicación exterior vía la red telemática (6) se realiza con una plataforma Raspberry Pi (411) (ver la figura 5) incorporada en dicho procesador principal (410). La Raspberry Pi es un ordenador miniatura de alta potencia y ligero con 10 procesador ARM que se puede utilizar en aplicaciones muy similares a las de un ordenador de sobremesa o PC. La Raspberry Pi (411) está basada en el chip Broadcom BCM2835 y no incorpora un disco duro integrado, por lo que es necesario el uso de una tarjeta SD para el 15 arranque y almacenaje de datos.

La Raspberry Pi incorpora un script.
Dentro de su disco duro se incluye un núcleo para programación en lenguaje Python para escribir dicho script.
Mediante 20 programación, el script escribe datos/lee instrucciones en/de la base de datos (100) (ver figura 5), lee datos de la misma unidad de control y puede modificar la interfaz web utilizada. Con los datos (2) realiza las operaciones necesarias en cada momento para la ejecución 25 de las tareas de control.

La alimentación (430) es de fuente conmutada con una batería de respaldo con control de carga permanente que asegura una autonomía en caso de corte de red para poder 30 enviar una alarma de “fallo de red”. Esta alimentación (430) viene preparada para suministrar energía desde router-WIFI para poder asegurar la operatividad del

mismo durante un tiempo suficiente para que puedan ser enviadas todas las alarmas pertinentes.

Alternativamente, la tarjeta de red puede ser, por 5 ejemplo, una tarjeta GSM con un módulo con tarjeta SIM de cualquier compañía telefónica con tarifa plana de datos.

El dispositivo exterior de administración (5) del 10 sistema (1) se conecta a la red telemática (6) y está asociado a un servidor web (300) (ver figura 5) que permite al usuario ver el estado del sistema (5) y asociado, gracias al script, a una base de datos (100) de almacenamiento de los datos (2) del sistema (ver 15 también la figura 5).

Los actuadores (3’) susceptibles de actuar sobre los dispositivos a controlar (8) están también conectados a un emisor por radiofrecuencia (RF) en la banda de 433 20 MHz.

En la figuras 3 y 4 se representan las tramas de las instrucciones (2’) y datos (2). En la figura 3 se representa la trama de un dato (2) con tres registros de 25 ocho bits cada uno, con el primer registro identificando (ID) el dispositivo (8) asociado, y dichos segundo y tercer registros identificando los datos (2) del aparato a controlar (8). En la figura 4 se representa la trama de una instrucción (2’) con dos registros (MSB,LSB) de 30 ocho bits cada uno, el primer registro identificando (ID) del dispositivo (8) a controlar asociado, y el

segundo registro con el comando de ejecución de maniobra.

En la figura 5 se representa el flujograma de 5 funcionamiento del sistema (1). La centralita (4) recibe los datos (2) de los sensores (3) y su script (412) los registra en la base de datos (100). El servidor web (300), conectado por internet a la centralita (4), recibe esos datos (2). El servidor web (300) es 10 accesible por los dispositivos de control de administración (5) a través de una aplicación web gestora (400). En caso de que los datos (2) recibidos (por ejemplo temperatura) reflejen cambios en alguno de los dispositivos a controlar (8) (por ejemplo en un 15 radiador), los dispositivos exteriores de administración (5) envían instrucciones (2’), a través de la aplicación web gestora (400), que terminan registrándose en la base de datos (100). Esta instrucción (2’) es recibida por el script (412) que a su vez la transmite a la unidad de 20 control (4) para que la envíe al actuador (3’) correspondiente (por ejemplo el termostato del radiador).

El programa informático de administración del sistema 25 que permite gobernar la centralita (4) se ha diseñado utilizando un sistema operativo modificado “Raspbian” basado en Linux “Debian”. El servidor web (300) es Apache y la base de datos (100) de tipo MySQL. En este sistema operativo corre un programa en lenguaje de 30 programación “PYTHON” que detecta en tiempo real los cambios de estados que se producen en la centralita de control (4).

Claims (12)

1. imagen1

   1. Sistema de control (1) y supervisión vía una red telemática de datos de dispositivos a controlar 5 (8) de tipo industrial o doméstico caracterizado por comprender:

   - al menos un sensor (3) para la recogida de datos (2) de dicho dispositivo (8), dicho sensor 10 (3) comprendiendo un módulo de radiofrecuencia,

   - al menos un actuador (3’) para la recepción de instrucciones (2’), dicho actuador (3’) conectado al menos a un dispositivos a controlar 15 (8), y dicho actuador (3’) comprendiendo un módulo de radiofrecuencia,

   - una centralita (4) de almacenamiento y procesado de datos (2) y instrucciones (2’), dicha 20 centralita (4) comprendiendo:

   o un procesador principal (410) de procesado de datos (2) y instrucciones (2’), dicho procesador principal (410) comprendiendo un 25 script (412) conectado a una base de datos (100) de datos (2) y instrucciones (2’),

   o un procesador secundario (420) de gestión de entrada de datos (2) y salida de 30 instrucciones (2’), dicho procesador secundario (420) comprendiendo una tarjeta

   o micro-controlada (422) y un módulo de radiofrecuencia (421) operativo en las bandas de radio-frecuencia de dichos módulos de radiofrecuencia de los sensores 5 (3) y actuadores (3’); dicho módulo de radiofrecuencia (421) comprendiendo un microchip y una antena; y, dicho procesador secundario (420) conectado a dicho procesador principal (410) a través de una 10 protocolo de comunicación,

   o una alimentación (430) de energía electrica, y

   15

   o una tarjeta de red (440) conectada a una red telemática (6),

   - un servidor web (300) conectado a dicha red telemática (6) y conectado a dicha base de datos 20 (100),

   - y, al menos un dispositivo exterior de administración (5) del sistema (1) conectado a dicha red telemática (6), y conectado a dicho 25 servidor web (300) y a dicha base de datos (100) a través de una aplicación web (400).
2. 2. Sistema de control (1) según la reivindicación anterior caracterizado por que dicho procesador 30 principal (410) comprende una plataforma Raspberry Pi (411) basada en un chip Broadcom BCM2835 sin disco duro para establecer un protocolo de

   comunicación exterior con la red telemática (6) a través de dicha tarjeta de red (440), y albergando dicho script (412).

   5
3. 3. Sistema de control (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dicho sensor (3) está alimentado por batería.
4. 4. Sistema de control (1) según cualquiera de las 10 reivindicaciones anteriores caracterizado por que dicha tarjeta de red (440) es una tarjeta GSM con un módulo con tarjeta SIM,
5. 5. Sistema de control (1) según cualquiera de las 15 reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que dicha tarjeta de red (440) es una tarjeta WIFI que comunica la centralita (4) con un router.
6. 6. Sistema de control (1) según la reivindicación 20 anterior caracterizado por que la centralita (4) está conectada a dicho router.
7. 7. Sistema de control (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que 25 dicha alimentación (430) es de tipo batería integrada en tampón de fuente conmutada comprendiendo una batería de respaldo con control de carga permanente.

   30
8. 8. Sistema de control (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dicho protocolo de comunicación entre los

   procesadores principal (410) y secundario (420) es de tipo RS232.
9. 9. Sistema de control (1) según cualquiera de las 5 reivindicaciones anteriores caracterizado por que dicha tarjeta micro-controlada del procesador secundario (420) está basada en un chip de Microchip PIC18F2550.

   10
10. 10. Sistema de control (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dispositivo exterior de administración (5) es un smart-phone o tableta u ordenador portátil o de sobremesa. 15
11. 11. Sistema de control (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dichos datos (2) comprenden una trama de tres registros de ocho bits cada uno, dicho primer 20 registro consistiendo en un identificador (ID) del dispositivo (8) asociado, y dichos segundo y tercer registros consistiendo en datos (2) del aparato a controlar (8); y por que dichas instrucciones (2’) comprenden una trama de dos 25 registros de ocho bits cada uno, dicho primer registro consistiendo en un identificador (ID) del dispositivo (I8) asociado, y dicho segundo registro consistiendo en un comando de ejecución de maniobra. 30
12. 12. Método de control y supervisión ejecutado en el sistema de micro-control (1) de cualquiera de las

    reivindicaciones anteriores, caracterizado por comprender las siguiente etapas:

    - recopilar datos (2) de un dispositivo (8) 5 mediante su sensor (3) asociado,

    - enviar dichos datos (2), desde el sensor (3) a través de un emisor de radiofrecuencia, al procesador secundario (420) de la centralita 10 (4),

    - enviar los datos (2) desde el procesador secundario (420) al procesador principal (410),

    15

    - el script (412) de la plataforma (411) del procesador principal (410) escribe dichos datos (2) en una base de datos (100)

    - enviar dichos datos (2) desde el procesador 20 principal (410) a un servidor web (300) a través de la tarjeta de red (440) de la centralita (4) conectada a dicha red telemática (6),

    - el servidor web (300) lee estos datos (2) y los 25 presenta en una aplicación web (400) accesible desde un dispositivo exterior de control (5) a través de una red telemática (6),

    - enviar una instrucción (2’) desde el dispositivo 30 exterior de administración (5) al script, que lee la instrucción y la registra en la base de datos (100) y registrar dicha instrucción (2’)

    en la base de datos (100), y el script (412) lee dicha instrucción (2’)

    - complementariamente, el script puede generar 5 instrucciones (2’) en función de dichos datos (2) y unos parámetros de referencia proporcionados por el dispositivo exterior (8) o generados por el propio script (412),

    10

    - comunicar dicha instrucción (2’) desde el procesador principal (410) al procesador secundario (420),

    - enviar la instrucción (2’) desde el procesador 15 secundario (420) al actuador (3’) mediante su módulo de radio-frecuencia (422) por medio de transmisión asíncrona de radiofrecuencia, y

    - el actuador (3’) actúa sobre su dispositivo a 20 controlar (8) asociado.