BR102012003530B1

BR102012003530B1 - cartão inteligente e infraestrutura de medição avançada

Info

Publication number: BR102012003530B1
Application number: BR102012003530-8A
Authority: BR
Inventors: Jesus Acosta-Cazaubon
Original assignee: Aclara Meters Llc.
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2021-02-23
Also published as: US8348148B2; JP2012175705A; EP2489985B1; NZ598043A; CA2767678C; PL2489985T3; AU2012200681A1; US20120211554A1; JP6143254B2; ES2435476T3; EP2489985A1; AU2012200681B2; BR102012003530A2; CA2767678A1

Abstract

CARTÃO INTELIGENTE E INFRAESTRUTURA DE MEDlÇÃO AVANÇADA Uma infraestrutura de medição (10) que tem dispositivos inteligentes que utilizam cartões inteligentes (22a-f). Uma infraestrutura que tem uma pluralidade de dispositivos inteligentes é revelada, em que cada dispositivo inteligente é adaptado para ser controlado por um cartão inteligente removível (22a-f), e em que cada cartão inteligente removível (22a-f) inclui uma plataforma computacional (24) capaz de armazenar e executar o código de programa e um conjunto de programas de aplicação (32) capaz de ser executado na plataforma computacional (24), em que cada programa dentre o conjuntos de programas de aplicação (32) é implantado para controlar um aspecto de um dispositivo inteligente associado no qual o cartão inteligente removível (22a-f) é inserido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se de modo geral ao gerenciamento de uma infraestrutura de medição e mais particularmente para gerenciar e controlar dispositivos em uma infraestrutura de medição com o uso de cartões inteligentes implantados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] As infraestruturas inteligentes de larga escala podem incorporar um grande número de dispositivos inteligentes. Tal exemplo é uma Infraestrutura de Medição Avançada (AMI - Advanced Metering Structure), que se refere a sistemas que medem, coletam e analisam o uso de energia e interagem com os dispositivos avançados tais como medidores de eletricidade, medidores de gás, medidores de calor, medidores de cabo e medidores de água, embora várias mídias de comunicação ou em solicitação (sob demanda) ou em programações predefinidas. Essas infraestruturas incluem hardware, software, comunicações, controles e exibições de energia de consumidor, sistemas associados de consumidor, software de Gerenciamento de Dados de Medidor (MDM - Meter Data Management), sistemas de negócios de distribuição de rede e fornecedor, etc.

[003] Uma AMI típica inclui um número significante de dispositivos inteligentes (por exemplo, medidores, dispositivos de controle de supervisão e aquisição de dados “SCADA”, etc.) que têm capacidades funcionais avançadas (isto é, “inteligentes”) implantadas com algum tipo de sistema computacional. Como muitos desses dispositivos são heterogêneos em natureza, fornecendo diferentes funções, sendo fabricados por diferentes fornecedores, etc., implantar e gerenciar os dispositivos dentro de tal infraestrutura propõe um desafio significante.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Em um aspecto da presente invenção, um cartão inteligente para o uso em um dispositivo controlável de cartão dentro de uma infraestrutura de medição é revelado, sendo que o cartão inteligente compreende: uma plataforma computacional capaz de armazenar e executar o código de programa; e um conjunto de programas de aplicação que tem o código de programa capaz de ser executado na plataforma computacional, em que cada um dos conjuntos de programas de aplicação é implantado para controlar um aspecto de um dispositivo controlável de cartão associado em qual o cartão inteligente é inserido.

[005] Em um aspecto adicional, uma infraestrutura de medição avançada (AMI) que tem uma pluralidade de dispositivos inteligentes é revelada, cada dispositivo inteligente sendo adaptado para ser controlado por um cartão inteligente removível, em que cada cartão inteligente removível inclui: uma plataforma computacional capaz de armazenar e executar o código de programa; e um conjunto de programas de aplicação que tem o código de programa capaz de ser executado na plataforma computacional, em que cada um dos conjuntos de programas de aplicação é implantado para controlar um aspecto de um dispositivo inteligente associado em qual o cartão inteligente removível é inserido.

[006] Em ainda um aspecto adicional, um dispositivo controlável de cartão para uso em uma infraestrutura de medição é fornecido, sendo que o dispositivo controlável de cartão compreende: um conjunto de unidades operacionais; uma fenda para receber um cartão inteligente, em que o cartão inteligente inclui: uma plataforma computacional capaz de armazenar e executar o código de programa; e um conjunto de programas de aplicação que tem o código de programa capaz de ser executado na plataforma computacional, em que cada um dos conjuntos de programas de aplicação é implantado para controlar aspectos do conjunto de unidades operacionais; e uma interface de cartão para fornecer um canal de comunicação entre o cartão inteligente e o conjunto de unidades operacionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma AMI sendo gerenciada com o uso de cartões inteligentes de acordo com uma realização da presente invenção.

[008] A Figura 2 é um diagrama de bloco esquemático de um cartão inteligente de acordo com uma realização da presente invenção.

[009] A Figura 3 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo controlável de cartão de acordo com uma realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[010] Várias realizações da presente invenção são direcionadas para gerenciar e controlar dispositivos em uma infraestrutura de medição com o uso de cartões inteligentes. Para os propósitos dessa invenção, o termo “cartão inteligente” geralmente refere-se a qualquer cartão portátil, dispositivo ou token que inclui uma plataforma computacional, tal como um circuito integrado encaixado. Os exemplos comuns incluem SIMs (módulos de identidade de assinante) comumente encontrados em telefones celulares e outros dispositivos de rede, cartões de chip tal como aqueles fornecidos pela Gemalto®, etc.

[011] Em uma infraestrutura de medição avançada (AMI) típica, a funcionalidade computacional é implantada com o uso de software e firmware encaixados dentro dos diferentes dispositivos de hardware que formam a infraestrutura. Por exemplo, cada medidor pode incluir hardware de propósito específico programado para realizar certas funções, por exemplo, gerenciar leituras de medidor, implantar protocolos de segurança e comunicação, lidar com a identificação de assinante, etc. Infelizmente, conforme notado acima, isso limita consideravelmente a flexibilidade da infraestrutura, isto é, os dispositivos têm que ser fabricados, programados e testados para atender a protocolos e especificações rigorosos para garantir a operação de fluido.

[012] É descrita na presente invenção uma abordagem mais flexível para gerenciar e controlar uma infraestrutura inteligente tal como uma AMI, em que a funcionalidade computacional é movida dos dispositivos de hardware para cartões inteligentes portáteis. A Figura 1 retrata uma vista esquemática de uma AMI 10 que tem uma pluralidade de dispositivos inteligentes, incluindo medidores inteligentes 12, um roteador 14, um dispositivo de SCADA 16 e um agregador de dados 18. Os dispositivos inteligentes formam uma rede que é acionada no fim por um escritório doméstico 20 através de um canal de transporte de retorno. Obviamente, o conjunto de dispositivos retratado tem a intenção de mostrar um exemplo simples de uma AMI e o tipo e o número de dispositivos podem variar dependendo da aplicação em particular.

[013] Cada dispositivo inteligente na AMI 10 é equipado com um conjunto de funções predefinidas que são controladas e/ou implantadas por um cartão inteligente removível 22a-f. Consequentemente, algumas ou todas as funcionalidades computacionais atuais são removidas de cada dispositivo e são implantadas no cartão inteligente associado do dispositivo 22a-f. Como tal, os recursos “inteligentes” dos dispositivos de hardware não precisam ser construídos em cada dispositivo, mas são, ao contrario, localizados em um cartão inteligente associado 22a-f. Após a inserção de um cartão inteligente associado (por exemplo, cartão 22a) em um dispositivo (por exemplo, medidor 12), a funcionalidade inteligente específica ao cartão inteligente torna-se habilitada no dispositivo. Dentre outros benefícios, essa abordagem permite a produção em massa de dispositivos controláveis de cartão “genéricos” que podem ser personalizados através de um cartão inteligente 22a-f para clientes específicos, funcionalidade desejada, localizações, etc., inserindo-se simplesmente um cartão inteligente que é programado para os requerimentos de funcionalidade específica da instalação. As atualizações e mudanças para a funcionalidade de hardware podem ser alcançadas simplesmente mudando-se ou reprogramando-se o cartão inteligente 22a-f.

[014] A Figura 2 retrata uma esquemática ilustrativa de um cartão inteligente 22 que tem a plataforma computacional 24. A plataforma computacional 24 pode, por exemplo, ser implantada através de um circuito integrado (não mostrado) que inclui um processador, memória, I/O e barramento. Dentro da plataforma computacional 24 está um sistema operacional 26, por exemplo, uma Máquina Virtual Java (JVM), que tem, por exemplo, um controlador mestre 28 e um controlador I/O. O controlador mestre 28 facilita a configuração e programação do cartão inteligente 22, enquanto o controlador I/O 30 facilita as comunicações com o dispositivo de hardware associado através da interface física 44. Também é incluído dentro da plataforma computacional 24 um conjunto de programas de aplicação 32 que realiza a funcionalidade específica ao dispositivo associado em qual o cartão inteligente 22 é inserido.

[015] Nesta realização ilustrativa, os programas de aplicação 32 incluem: (1) um módulo de comunicação 34 para implantar métodos e protocolos de comunicação (por exemplo, celular, fibra, TCP/IP, etc.); (2) um módulo de segurança 36 para implantar protocolos de segurança, estabelecer comunicações seguras, fornecer suporte de codificação, etc.; (3) um módulo de informação de assinante/ ativação 38 para ativar um dispositivo associado, gerenciar licenças associadas, manter as informações de assinante, etc.; (4) um módulo de controle de hardware 40 para controlar e gerenciar as operações de dispositivo atuais, por exemplo, programar e obter leituras de medidor, retransmitir ou recuperar leituras através de uma rede, etc.; e (5) um módulo de manutenção 42 para lidar com os erros, por exemplo, garantir a operação apropriada do dispositivo, realizar auto testes, problemas de serviço, realizar atualizações, etc. é entendido que o número e o tipo de programas de aplicação 32 dependerão dos requerimentos específicos do dispositivo de hardware associado.

[016] É entendido que qualquer tipo de plataforma computacional 24/sistema operacional 26 pode ser utilizado, incluindo, por exemplo, Java, .NET, C++, um sistema proprietário, um sistema aberto, etc. Os sistemas operacionais tal como Java permitem que os programas de aplicação 32 escritos em Java sejam protegidos de modo seguro e inviolável, dessa forma, fornecendo um alto nível de segurança inerente.

[017] Consequentemente, cada um dos programas de aplicação 32 são armazenados e executados dentro do cartão inteligente 22 em si, dessa forma, eliminando (ou reduzindo) a necessidade de uma plataforma computacional no dispositivo associado. Como tal, a maioria ou todas as funcionalidades “inteligentes” são mantidas e executadas no cartão inteligente 22.

[018] Em uma realização ilustrativa, o sistema operacional 26 é automaticamente iniciado quando o cartão inteligente 22 é inserido em um dispositivo associado e o dispositivo é ligado. O sistema operacional 26, então, inicia o controlador mestre 28 que, por sua vez, inicia um ou mais programas de aplicação 32, que podem ser executados continuamente ou ser iniciados conforme necessário. Por exemplo, o módulo de controle de hardware 40 pode ser executado continuamente para coletar um fluxo contínuo de dados de medidor enquanto o módulo de manutenção 42 pode ser iniciado conforme necessário para instalar atualizações ou verificar se há erros. O controlador I/O 30 é iniciado de mesma forma pelo sistema operacional 26 para permitir que o cartão inteligente converse com o dispositivo associado.

[019] A Figura 3 mostra um exemplo de um dispositivo controlável de cartão 50, tal como um medidor de utilidade, configurado para controle pelo cartão inteligente 22. Neste exemplo, o dispositivo controlável de cartão 50 inclui uma fenda física 60 para receber o cartão inteligente 22. O cartão inteligente 22 pode ser inserido e removido conforme necessário da fenda física 60 com o uso de um engate mecânico ou similar. Também é incluída uma interface de cartão 25 que é configurada para fornecer um canal de comunicação entre o cartão inteligente inserido 22 e um ou mais unidades operacionais 52, 54. Por exemplo, a interface de cartão 25 pode ser adaptada para receber instruções, dados ou sinais de controle gerados a partir de aplicações que são executadas no cartão inteligente 22 e retransmitir as mesmas unidades operacionais 52, 54. De modo oposto, a interface de cartão 25 pode também ser adaptada para retransmitir dados das unidades operacionais 52, 54 para o cartão inteligente 22, onde os dados podem ser processados.

[020] Neste exemplo, o dispositivo controlável de cartão 50 inclui uma primeira unidade operacional 52 para coletar os dados do medidor 58, por exemplo, uso de força, condições de erro, etc. é também incluída uma segunda unidade operacional 54 que fornece funções de entrada/saída (I/O) a uma rede associada 56. Dessa forma, por exemplo, o cartão inteligente 22 pode: (1) instruir a unidade operacional 52 a coletar leituras de medidor a cada dez minutos, (2) armazenar as leituras em um cachê no cartão inteligente 22 e (3) instruir a unidade operacional 54 para transmitir leituras diárias ao escritório doméstico, por exemplo, em um tempo predeterminado.

[021] Os efeitos técnicos incluem uma infraestrutura de medição que tem uma pluralidade de dispositivos inteligentes em que alguns ou todos os dispositivos inteligentes são controlados e gerenciados pelos cartões inteligentes que incluem uma plataforma de computação e programas de aplicação para implantar a funcionalidade inteligente de um dispositivo associado.

[022] Em várias realizações da presente invenção, os aspectos do cartão inteligente 22 descritos na presente invenção podem ser implantados na forma de uma realização inteira de hardware, uma realização inteira de software ou uma realização que cotem ambos os elementos de hardware e software. Em uma realização, o sistema operacional 26 e os programas de aplicação 32 (Figura 2) podem ser implantados em software, o que inclui, mas não é limitado a firmware, software residente, microcódigo, etc.

[023] Ademais, as funções de processamento podem tomar a forma de um produto de programa de computador acessível de um meio legível por computador ou utilizável por computador que fornece o código de programa for use por ou em conexão com uma plataforma de computador residente no cartão inteligente 22 ou qualquer sistema de execução de instrução (por exemplo, unidades de processamento). Para os propósitos desta descrição, um meio legível por computador ou utilizável por computador pode ser qualquer meio de armazenamento legível por computador que possa conter ou armazenar o programa para o uso por ou em conexão com o computador, aparelho, dispositivo ou sistema de execução de instrução. Em uma realização adicional, um meio de transmissão legível por computador pode ser utilizado que pode comunicar, propagar ou transportar o programa para o uso pelo ou em conexão com o com computador, aparelho, dispositivo ou sistema de execução de instrução.

[024] O meio legível por computador pode ser um sistema (ou aparelho ou dispositivo) semicondutor, infravermelho, eletromagnético, óptico, magnético ou eletrônico. Os exemplos de um meio legível por computador incluem uma memória de estado solido ou semicondutor, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), um disco magnético rígido e um disco óptico. Os exemplos atuais de discos ópticos incluem um disco compacto - memória somente de leitura (CD-ROM), um disco compacto - leitura/ escrita (CD-R/W) e um disco de vídeo digital (DVD).

[025] A terminologia usada na presente invenção tem o propósito de descrever as realizações em particular somente e não tem a intenção de ser limitante da invenção. Conforme usado na presente invenção, as formas singulares "um", "uma", “o” e "a" tem a intenção de incluir as formas no plural também, a não ser que o contexto indique claramente de outra forma. Será entendido adicionalmente que os termos "compreende" e/ou "que compreende" quando usados nesta especificação, especificam a presença de atributos declarados, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes, mas não eliminam a presença ou adição de um ou mais outros atributos declarados, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos desses.

[026] Embora a invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita em conjunto com uma realização preferencial dessa, será apreciado que variações e modificações ocorrerão a um técnico no assunto. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações anexas têm a intenção de cobrir todas tais modificações e mudanças como se inserem no verdadeiro espírito da invenção.

[027] Esta descrição escrita usa os exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo e também para permitir que um técnico no assunto pratique a invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram a um técnico no assunto. Tais outros exemplos têm a intenção de estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmo tiverem elementos estruturais que não se diferem da linguagem literal das reivindicações ou se os mesmo incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims

1. CARTÃO INTELIGENTE (22), para uso em um dispositivo controlável de cartão (50) dentro de uma infraestrutura de medição (10), sendo que o cartão inteligente (22) compreende: uma plataforma (24) capaz de executar um conjunto de etapas (32); e em que cada etapa do conjunto de etapas (32) é configurada para controlar um aspecto de um dispositivo controlável de cartão associado (50) no qual o cartão inteligente (22) é inserido; caracterizado pelo conjunto de etapas (32) incluir um módulo de controle de hardware (40) para gerenciar e controlar operações do dispositivo controlável de cartão associado (50).

2. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de controle de hardware (40) ser adicionalmente para gerenciar e processar dados que são coletados pelo dispositivo controlável de cartão associado (50).

3. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo dispositivo controlável de cartão associado (50) compreender um medidor de utilidade (12).

4. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo conjunto de etapas (32) incluir um módulo de comunicação (34) para gerenciar as comunicações entre o dispositivo controlável de cartão associado (50) e uma rede.

5. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo conjunto de etapas (32) incluir um módulo de segurança (38) para estabelecer um protocolo de segurança para os dados que são coletados, processados ou comunicados dentro ou pelo dispositivo controlável de cartão associado (50).

6. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo conjunto de etapas (32) incluir um módulo de informação de assinante/ativação (36) para ativar o dispositivo controlável de cartão associado (50) e manter as informações de assinante.

7. CARTÃO INTELIGENTE (22), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo conjunto de etapas (32) incluir um módulo de manutenção (42) para lidar com os erros que ocorrem no dispositivo controlável de cartão associado (50) e fornecer atualizações para o conjunto de etapas (32) no cartão inteligente (22).

8. INFRAESTRUTURA DE MEDIÇÃO AVANÇADA (10), caracterizada por compreender uma pluralidade de dispositivos inteligentes, sendo que cada dispositivo inteligente é adaptado para ser controlado por um cartão inteligente removível (22a-f), em que cada cartão inteligente removível (22a-f) inclui um cartão inteligente (22) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.