BR102019018916A2 - Sistema de monitoramento de chuveiro residencial utilizando internet das coisas - Google Patents

Abstract

sistema de monitoramento de chuveiro residencial utilizando internet das coisas. sistema de monitoramento para chuveiro elétrico de uso residencial utilizando internet das coisas (iot), que se comporta como um módulo acoplável em série a ser instalado entre um chuveiro elétrico convencional e suas instalações elétrica e hidráulica correspondentes. possui em suas entradas hidráulica e elétrica os respectivos sensores de vazão de água e de corrente elétrica, responsáveis por coletar os dados e enviar a um sistema microcontrolado configurável e com firmware atualizável. o sistema inicia seu funcionamento a partir do momento em que o usuário, já identificado através de seu smartphone ou dispositivo bluetooth, abre o registro de água do chuveiro que ele utilizará. antes de serem processados, os sinais medidos pelo sensor de corrente elétrica e pelo sensor de vazão de água são tratados num módulo de interfaceamento, sendo em seguida processados e enviados via wi-fi para uma base da dados remota hospedada fora da rede local (lan) da residência. o sistema dispõe de monitoramento simultâneo tanto do consumo de energia elétrica quanto do volume de água utilizado durante o banho. por ser modular, o sistema pode ser acoplado a qualquer tipo de chuveiro elétrico e, por meio de um aplicativo para smartphones ou sistema web, o consumidor pode monitorar de forma prática o histórico e perfil de consumo resultante do uso do chuveiro elétrico.

Description

SISTEMA DE MONITORAMENTO DE CHUVEIRO RESIDENCIAL UTILIZANDO INTERNET DAS COISAS

[1] A presente invenção se situa no campo da física, mais especificamente dos instrumentos de monitoramento de duas ou mais variáveis, exatamente um módulo acoplável em série, localizado entre um chuveiro elétrico convencional e as instalações elétrica e hidráulica correspondentes, que possui em suas entradas hidráulica e elétrica os respectivos sensores de vazão de água e de corrente elétrica, responsáveis por coletar dados e enviar a um sistema microcontrolado embarcado configurável.

[2] O consumo consciente de energia elétrica e de água é essencial para o desenvolvimento sustentável da sociedade. No Brasil, 70% das residências possuem chuveiros elétricos convencionais que são responsáveis por mais de 20% do consumo residencial de energia elétrica. O hábito de um banho demorado também é responsável por um elevado consumo de água. Na técnica contemporânea, poucos sistemas residenciais de aquecimento de água realizam algum tipo de monitoramento que forneça ao usuário informações sobre o consumo de água e de energia elétrica durante o banho, o que permitiria ao mesmo adotar uma nova postura com o objetivo de economizar água e energia elétrica. Em alguns sistemas, os dados de consumo de energia elétrica e de água são representados em mostradores existentes no próprio equipamento ou por meio de indicação de nível em ícones ou luzes coloridas. Essas estratégias fornecem informações voláteis, pois somente são úteis durante o uso do equipamento, não guardando um histórico deste consumo ao longo do tempo, o leva usuário a retornar ao seu costumeiro hábito de banho. Além disso, os modelos comerciais de chuveiros elétricos com a funcionalidade de medir o consumo de energia elétrica e consumo de água, disponíveis no mercado, são vendidos como uma única peça e não como um módulo separado e acoplável aos chuveiros convencionais, o que impossibilita ao usuário agregar tal funcionalidade ao chuveiro já existente na sua residência. Produtos assim são mais caros e obrigam os usuários a se desfazerem do seu antigo equipamento. Um sistema de monitoramento de consumo de energia elétrica e de água modular e acoplável aos chuveiros elétricos convencionais proporciona a agregação destas funcionalidades com menor custo e aproveitando o equipamento previamente instalado na residência.

[3] Em aprofundada análise do estado da arte, percebe-se uma lacuna em relação a sistemas de monitoramento acoplados a chuveiros elétricos residenciais que façam a medição simultânea, tanto da energia elétrica consumida quanto do volume de água utilizada durante o banho, que possuam modularidade para uso com qualquer tipo de chuveiro elétrico e que permitam ao usuário monitorar tais parâmetros de consumo em tempo real ou por meio de um histórico de consumo.

[4] Em caráter ilustrativo, meramente com intuito de demonstrar alguma similaridade no campo de aplicação, o documento CN201274404, “Electric appliance shared microcontroller embedded chip having multiple kinds of antielectricity walls”, de 22 de agosto de 2008, requerido por Qiren Tan, refere-se a um sistema embarcado com chip integrado de um sistema elétrico compartilhado com uma pluralidade de unidades que são instaladas em paredes como chuveiros elétricos. A invenção visa a proteção e isolamento elétrico aos usuários por meio de dispositivos à prova de água instalado junto aos equipamentos a serem protegidos, os quais se comunicam com o sistema integrador embarcado e com o software de controle. O sistema integrador com chip integrado possui as seguintes características: os terminais de entrada do chip único fornecem respectivamente oito tipos de sinal digital e portas de acesso de sinal não digital para uma unidade de detecção de diferença de potencial, um comutador de toque, uma unidade de emissão e recepção de infravermelho, unidade de emissão e recepção de piroeletricidade, uma unidade de recepção de controlo remoto, sensores e controladores de temperatura que estão ligados entre fio terra e fio neutro. As extremidades de saída do chip único fornecem portas para um display de cristal líquido e um circuito de controle de terminal. O modelo de utilidade tem as seguintes vantagens: recebendo os sinais de saída da unidade de detecção de diferença de potencial e as outras unidades conectadas com o chip único e entre o fio terra e o fio neutro quando o fio terra e o isolamento básico falharem ao mesmo tempo, o chip integrado pode controlar os circuitos de execução conectados com o chip embutido em chip único para cortar em tempo real o fio terra e a energia de uma unidade de aquecimento, e cumprir outras funções de controle do dispositivo elétrico relacionado. O modelo de utilidade pode ser compartilhado por vários eletrodomésticos, como aquecedores elétricos de água, chuveiros que usam água aquecida eletricamente, assentos com descarga elétrica usando calefação elétrica, caldeiras de aquecimento elétrico, armários de desinfecção e ventiladores de cozinha. Enfim, um sistema complexo voltado para a segurança dos usuários no uso de equipamentos energizados ao mesmo tempo que monitora o consumo de energia daqueles que são conectados e configurados para este fim. Nada faz em relação ao monitoramento do fluxo de água e tão pouco é de fácil instalação ou usabilidade.

[5] Ainda, a patente BR202015024876, “Disposição construtiva aplicada a módulo de comando independente para chuveiros elétricos”, de Ecoprime Solucoes Tecnologicas Ltda, com prioridade de 28 de setembro de 2015, consiste num dispositivo de controle acoplado física e indissociavelmente a um chuveiro elétrico convencional, o qual mantém seus próprios comandos, tais como desligar a eletricidade ou regular a intensidade da corrente para as temperaturas ambientais do inverno ou do verão, além da manutenção da determinação da quantidade de água em uso, a qual é controlada pela abertura da torneira que fornece água para o chuveiro. O objeto da presente patente é basicamente constituído de um módulo de comando que dispõe em seu interior de um circuito eletrônico programável, válvula solenoide, do tipo “normalmente fechado”, botão de comando giratório da referida válvula solenoide, sensor de presença, colocado na parte frontal do citado módulo de comando, contatos elétricos de entrada de energia elétrica de alimentação do módulo de comando, contatos elétricos de saída, tampa corrediça protetora dos contatos elétricos de entrada, luva de rosca para saída da água sob comando da válvula solenoide e niple rosqueado adaptável à ligação da rede de água local, sendo todo conjunto disposto no interior da caixa. Embora visualmente tal invenção apresente características físicas de modularidade similares à invenção ora reivindicada, observa-se que ela se limita a automação do controle do fluxo de água pela aproximação do usuário sob o chuveiro, por meio do uso de um sensor de presença embutido ao equipamento. Embora o invento permita o corte ou controle de fluxo da água pelo sensor de presença, não são fornecidas informações ao usuário que proporcione qualquer análise crítica quanto ao seu hábito de banho e consequente consumo de água ou energia elétrica.

[6] Verifica-se que as referências utilizadas como estado da técnica não são capazes de realizar o monitoramento do consumo de energia elétrica e água e respectivo envio dessas informações para um servidor de dados remoto, hospedado fora da rede local (LAN) da residência, para acesso em tempo real ou ao histórico destes parâmetros pelo usuário. Frente as lacunas da técnica, a invenção que ora se propõe é um sistema de monitoramento do consumo de água e de energia elétrica para ser acoplado a um chuveiro elétrico residencial, possuindo funcionalidades relacionadas a internet das coisas (IoT). O sistema proposto consiste num módulo acoplável em série, devendo ser instalado entre um chuveiro elétrico convencional e suas instalações elétrica e hidráulica correspondentes, possuindo a capacidade de monitorar tanto a energia elétrica quanto o volume de água utilizados durante o banho, enviar tais informações para servidores remotos e proporcionando usuário acesso em tempo real ou ao histórico destas informações por meio de aplicativos ou sistemas web. Em adição o sistema possui modularidade para uso com qualquer tipo de chuveiro elétrico, sendo de fácil instalação, permitindo que o usuário possa monitorar o consumo de energia elétrica e de água de modo permanente, prático e estimulante.

[7] O sistema de monitoramento de chuveiros dispõe de monitoramento simultâneo tanto da energia elétrica consumida quanto do volume da água utilizada durante o banho, proporcionado ao usuário acesso a estas informações por meio de um aplicativo para smartphones ou sistema web. Tal sistema possui modularidade para uso com qualquer tipo de chuveiro elétrico, fazendo com que o consumidor possa monitorar o tal consumo a qualquer momento e em qualquer lugar.

[8] O sistema possui conexões hidráulicas por meio de um sistema de engate rápido ao próprio terminal hidráulico ao qual está instalado o chuveiro convencional, alimentação elétrica adaptada para ambos os padrões de tensão (110V ou 220V) (2), fontes de alimentação simétricas (3) responsáveis por distribuir energia para os demais componentes do sistema. A caixa possui em suas entradas hidráulica e elétrica os respectivos sensores de vazão de água (4) e de corrente elétrica (5), responsáveis por coletar os dados e enviar a um sistema microcontrolado embarcado e configurável (6).

[9] O sistema inicia seu funcionamento a partir do momento em que o usuário, já identificado por meio de seu smartphone ou dispositivo Bluetooth, abre o registro de água do chuveiro que ele utilizará. Os sinais captados pelos sensores do sistema de monitoramento recebem um tratamento no módulo de interfaceamento (7), que faz a adequação necessária antes de serem processadas pelo módulo microcontrolado (6).

[10] O sistema pode ser mais bem compreendido com o auxílio das figuras.

[11] A figura 1 detalha a configuração física do sistema.

[12] A figura 2 apresenta um cenário de funcionamento do sistema, onde os dispositivos (A) posicionados em uma residência se conectam a uma base de dados (B), primeiramente, por meio do pareamento por aproximação do chuveiro do smartphone ou dispositivo Bluetooth do usuário e, posteriormente, via Wi-Fi usando a rede local residencial. Uma vez que os dados de consumo medidos pelo sistema de monitoramento ficam disponíveis na base de dados do servidor remoto, hospedado fora da rede local (LAN) da residência, eles podem ser acessados via internet por um aplicativo específico instalado em smartphones ou por qualquer computador com aplicação similar ou por sistema web. Desta forma, os usuários podem visualizar todo o seu histórico de consumo de água e de energia elétrica, inclusive com a possibilidade de apresentar tal consumo convertidos de parâmetros físicos para parâmetros financeiros (moeda local), proporcionando ao usuário realizar uma análise crítica do impacto dos hábitos de banho nas despesas de sua residência e na tomada de decisões para minimizar tal despesa.

[13] Em resumo, o novo sistema resolve o problema do monitoramento simultâneo tanto do consumo de energia elétrica quanto do consumo de água durante o banho com chuveiros elétricos, proporcionando ao usuário acesso a estas informações por meio de um aplicativo para smartphones ou sistema web, possuindo modularidade para acoplamento a qualquer tipo de chuveiro elétrico convencional, fazendo com que o consumidor possa monitorar a qualquer momento o consumo de água e energia elétrica durante o banho, bem como de demais integrantes de uma residência, pousada, hotel etc., permitindo, inclusive, a divisão dos custos com o uso do chuveiro elétrico de forma equitativa entre os diferentes usuários.

[14] Esta invenção não se limita às representações aqui comentadas ou ilustradas, devendo ser compreendida em seu amplo escopo. Muitas modificações e outras representações da inovação virão à mente daquele versado na técnica à qual essa inovação pertence, tendo o benefício do ensinamento apresentado nas descrições anteriores e desenhos anexos. Além disso, é para ser entendido que a inovação não está limitada à forma específica revelada, e que modificações e outras formas são entendidas como inclusas dentro do escopo das reivindicações anexas. Embora termos específicos sejam empregados aqui, eles são usados somente de forma genérica e descritiva e não como propósito de limitação.

Claims (3)

1. SISTEMA DE MONITORAMENTO DE CHUVEIROS caracterizado por possuir sistema de engate rápido por meio de terminal hidráulico próprio para instalação na parede, alimentação elétrica disponível em ambos os padrões de tensão residencial (2), fontes de alimentação simétricas (3), uma caixa que possui em suas entradas hidráulica e elétrica os respectivos sensores de vazão de água (4) e de corrente elétrica (5), um sistema microcontrolado embarcado com módulos de comunicação Bluetooth e Wi-Fi e firmware atualizável (6) e módulo de interfaceamento de sensores (7).
2. SISTEMA DE MONITORAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, alternativamente, possuir um display para acompanhamento do consumo de água e de energia elétrica e dispositivos que emitem alertas por meio de buzzers e/ou LEDs.
3. SISTEMA DE MONITORAMENTO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por identificar o usuário por meio da comunicação bluetooth pela proximidade ao chuveiro monitorado com o seu smartphone ou dispositivo Bluetooth (6) previamente configurado e cadastrado via aplicativo do próprio sistema; iniciar o monitoramento a partir do momento em que o usuário identificado abre o registro e a circulação de água do chuveiro é captada pelo sensor de fluxo de água; enviar os dados de consumo capturados pelos sensores de fluxo de água e de corrente elétrica para um servidor remoto de dados usando a rede de computadores local (LAN) através da comunicação Wi-Fi (6), previamente configurada e cadastrada via aplicativo do próprio sistema.

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