BR112013016907B1 - Sistema para proporcionar uma medida de um parâmetro atmosférico em um espaço fechado, método para obter medidas de um parâmetro atmosférico em um espaço fechado, mídia legível por computador não transitória e método de operação de um sistema de gerenciamento de edifício - Google Patents

Abstract

sistema e método para medir parâmetros atmosféricos em espaços fechados trata-se de um sistema e método de medição de parâmetros em um espaço fechado usando objetos instrumentais que transportam sensores de medição. os objetos percorrem através do espaço ao longo dos caminhos de voo. à medida que os objetos percorrem através do espaço, sensores de medição fixados medem os parâmetros atmosféricos e armazenam as medições para uma memória. os dispositivos periodicamente carregam os parâmetros atmosférico medidos para um circuito controlador. usando os objetos de autopropulsão para transportar sensores de medição, o sistema e método aqui descritos permitem amostragem periódica de parâmetros atmosféricos dentro de um espaço fechado em uma série de locais maiores do que a série de dispositivos de medição empregados. com os pontos de dados tomados de vários locais dentro de um volume de um espaço fechado, o sistema e método podem realizar uma utilização mais eficiente de energia pelo ajuste de controles mecânicos de um sistema hvac ou um sistema de ventilação, por exemplo.

Description

Campo da Invenção

[001] Esta invenção refere-se geralmente a medição de parâmetros atmosféricos. Especificamente, esta invenção refere-se a um sistema e método para medir parâmetros atmosféricos em um espaço fechado usando sensores afixados a dispositivos aéreos de autopropulsão.

Fundamentos da Invenção

[002] Os Sistemas de Gerenciamento de Edifícios (BMS) são usados para regular sistemas de aquecimento, ventilação e de ar-condicionado (HVAC) dentro de alguns edifícios, ou dentro de espaços fechados. Geralmente, um BMS inclui componentes tanto de hardware quanto de software ligados juntos e configurados para monitorar e controlar parâmetros atmosféricos dentro de um espaço fechado. Um BMS opera por amostragem, e então enviando medições para o software para análise. O software então determina se ajusta ou não os componentes de hardware dentro do sistema de ventilação do edifício para criar ou manter condições atmosféricas desejáveis. Os componentes de hardware geralmente incluem ventiladores, aberturas e amortecedores para controlar a velocidade e direção do fluxo de ar dentro de um sistema de ventilação do edifício.

[003] O BMS pode regular parâmetros ambientais tais como temperatura, umidade, conteúdo de dióxido de carbono e conteúdo de oxigênio. O BMS pode usar medições de temperatura para determinar ajustes para as funções de aquecimento e resfriamento de um sistema HVAC. Similarmente, o BMS pode ser medições de umidade e conteúdo de dióxido de carbono para determinar se retira ar fresco e em que taxa. O BMS pode ser configurado para operar enquanto aperfeiçoa a eficiência de energia, para conforto dos ocupantes, ou para parâmetros desejados em um ajuste particular, tal como em uma variação de operação de equipamento sensível. Por exemplo, o BMS pode monitorar o nível de dióxido de carbono e misturar no ar fresco externo com perda de ar para aumentar a quantidade de oxigênio enquanto minimiza as perdas de aquecimento e resfriamento.

[004] O BMS requer medições em tempo real de parâmetros atmosféricos para o software para determinar como regular os componentes de hardware do sistema BMS. Em um edifício ou ambiente fechado maior, é desejável ter várias medições para possibilitar que o BMS controle localmente os parâmetros atmosféricos dentro do espaço. As medições são convencionalmente limitadas às medições tomadas ao longo das paredes internas de um espaço fechado. Por exemplo, os termostatos montados em parede convencionalmente incluem sensores de temperatura, mas apenas coletam medições ao longo das paredes internas de um espaço fechado. Os espaços fechados maiores tais como átrios, saguões e vários níveis, auditórios, depósitos, centros de convenção, e arenas esportivas apresentam desafios de medição para um BMS regular o espaço fechado. Pode haver grandes volumes de ar não medido entre as paredes internas onde ocorre convencionalmente a amostragem. Convencionalmente, o BMS pode não coletar medições de parâmetros atmosféricos de dentro de um grande espaço fechado.

Sumário da Invenção

[005] A presente invenção é direcionada a um sistema e método para medições de amostragem dentro de um grande espaço fechado para ser usada por um sistema de gerenciamento de edifício (BMS). Os sensores transportados em objetos instrumentados medem parâmetros atmosféricos. Os objetos ins- trumentados podem ser opcionalmente objetos de autopropulsão configurados para voar através de espaço fechado. Os objetos instrumentados se movem através do espaço fechado em caminhos de voo selecionados aleatoriamente ou predeterminados, coletando medições dos parâmetros atmosféricos a medida que se movem. Os caminhos de voo dos objetos instrumentados são rastre- ados por sensores de posição montados nos objetos instrumentados. Os sensores de posição geram um conjunto de dados de posição que indicam as localizações dos objetos instrumentados. As estações de base são posicionadas ao longo das paredes internas do espaço fechado para os objetos instrumentados acoplarem com os mesmos de forma intermitente. Durante o acoplamento, os objetos instrumentados podem reabastecer ou recarregar e podem enviar os dados medidos para um controlador. Alternativamente, os objetos de autopro- pulsão podem enviar as medições para o controlador sem fio ou usando uma linha de dados. O conjunto de dados de posição é também enviado para o controlador.

[006] O controlador analisa o conjunto de dados de posição e os parâmetros atmosféricos médios e determina o local dentro do espaço fechado correspondente para cada parâmetro medido. Os parâmetros medidos e localizações correspondentes são então enviadas para o BMS. O BMS pode usar as medições coletadas tomadas dentro do espaço fechado para ajustar os controles mecânicos do sistema de ventilação do espaço. Em uma configuração da presente descrição, o BMS recebe dados atmosféricos de uma série de localizações dentro do espaço fechado que excedem o número de dispositivos de medição empregados. Como os objetos instrumentados são configurados para percorrerem através do espaço fechado enquanto transportam os dispositivos de medição, relativamente poucos objetos instrumentados podem coletar medições atmosféricas de um número relativamente grande de localizações dentro do espaço fechado.

[007] Adicionalmente, a presente descrição fornece medições de coleta at-mosférica de dentro de um espaço fechado sem instalar nenhuma instalação permanente dentro do espaço fechado. Como os objetos instrumentados podem ser configurados para voar através da parte interna do espaço, os dispositivos de medição podem coletar medições atmosféricas de dentro do espaço fechado sem serem instalados em uma instalação permanente.

[008] O antecedente e os aspectos adicionais e implementações da presente descrição serão claros para aqueles versados na técnica em vista da descrição detalhada das várias modalidades e/ou aspectos, que é feita com referência aos desenhos, dos quais é fornecida em seguida uma breve descrição:

Breve Descrição dos Desenhos

[009] O antecedente e outras vantagens da presente descrição tornar-se-ão claros mediante a leitura da descrição detalhada que se segue e com referência aos desenhos.

[010] A Figura 1A é um diagrama em bloco de um objeto instrumentado.

[011] A Figura 1B fornece um objeto instrumentado configurado como um helicóptero.

[012] A Figura 1C fornece um objeto instrumentado configurado como um beija-flor.

[013] A Figura 1D fornece um objeto instrumentado configurado como uma aeronave de asa fixa.

[014] A Figura 2A fornece uma estação base configurada como um heliporto.

[015] A Figura 3A é um diagrama de um sistema de coleta de medição atmosférica.

[016] A Figura 3B é um diagrama de um sistema de coleta de medição atmosférica alternativo.

[017] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método de coleta de dados atmosféricos usando sensores atmosféricos montados em objetos de autopro- pulsão que se movem através de um espaço fechado, e que usam as medições atmosféricas coletadas para ajustar um controle mecânico de um sistema de gerenciamento de edifício.

Descrição Detalhada da Invenção

[018] A Figura 1A é um diagrama em bloco de um objeto instrumentado 100. O objeto instrumentado 100 inclui um sistema de propulsão 130 e um dispositivo de medição 120. O objeto instrumentado 100 usa o sistema de propulsão 130 para se mover através de um espaço fechado enquanto transporta o dispositivo de medição 120. O dispositivo de medição 120 mede um parâmetro atmosférico dentro do espaço fechado enquanto o objeto instrumentado 100 se move através do espaço fechado. O dispositivo de medição 120 é equipado com um sensor atmosférico 124 para detectar um parâmetro atmosférico, um sensor de posição 126 para detectar a posição do objeto instrumentado 100 dentro do espaço fechado, e uma interface de comunicação 122. O sensor atmosférico 124 está comercialmente disponível para detectar um parâmetro atmosférico dentro do espaço fechado. Por exemplo, o sensor atmosférico 124 pode detectar temperatura, umidade, concentração de oxigênio, concentração de dióxido de carbono, concentração de monóxido de carbono, ou taxa de fluxo de ar dentro do espaço fechado. O sensor atmosférico pode também detectar taxa de fluxo de ar usando, por exemplo, um tubo piloto, um anemômetro, ou medindo a resistência de um fio aquecido. O sensor atmosférico 124 pode ser também um detector de fumaça quando está configurado para detectar a presença de partículas de fumaça, ou de quaisquer outros parâmetros comumente associados a um incêndio iminente conforme apreciado por aqueles versados na técnica de detecção de fumaça.

[019] O sensor de posição 126 detecta o local do objeto instrumentado 100 dentro do espaço fechado. O sensor de posição 126 pode ser qualquer sensor comercialmente disponível para detectar a posição com base no movimento ou em um retardo de tempo medido de sinais de referência. Por exemplo, o sensor de posição 126 pode incorporar acelerômetros ou giroscópios para rastrear o movimento dos objetos de autopropulsão 100 com relação a um local inicial conhecido. O sensor de posição 126 pode também incorporar um receptor que recebe sinais de localizações conhecidas de maneira que uma medição dos retardos de tempo relativos dos sinais revela informação de posição por triangulação. Alternativamente, o objeto instrumentado 100 pode ser implementado sem o sensor de posição 126. O sensor de posição 126 pode ser situado dentro do espaço fechado e pode medir o local do sensor instrumentado com base nos retardos de tempo relativos de sinais transmitidos do, ou refletidos do objeto instrumentado 100. Geralmente, o sensor de posição 126 detecta a posição do objeto instrumentado 100 de acordo com as técnicas usadas por aqueles versados na técnica de determinação de local. O sensor de posição 126 gera dados de posição indicativos do local determinado dentro do espaço fechado. A interface de comunicação 122 é usada para comunicar as medições atmosféricas coletadas e dados de posição.

[020] O sistema de propulsão 130 inclui porta de recarga / reabastecimento 132 conectada a um armazenamento de energia 134. O armazenamento de energia 134 pode ser configurado como uma bateria para armazenar energia elétrica ou como um tanque de combustível para armazenar combustível inflamável. Em uma configuração onde o armazenamento de energia 134 é uma bateria, a porta de recarga / reabastecimento 132 pode ser um par de terminais elétricos para recarregar a bateria. Em uma configuração onde o armazenamento de energia é um tanque de combustível, a porta de recarga / reabastecimento 132 pode ser uma porta para receber combustível inflamável, tal como combustível inflamável líquido. No objeto instrumentado 100 fornecido na Figura 1A o armazenamento de energia é usado para acionar um impulso de navegação 138 e um impulso de levantamento 136. O impulso de navegação 138 é usado para girar um propulsor de navegação 112, e o impulso de levantamento 136 é usado para girar um propulsor de levantamento 110. Em uma configura- ção, o impulso de navegação 138 e o impulso de levantamento 136 podem ser um motor ou um motor configurado para girar um eixo de acionamento retirando energia do armazenamento de energia 134. Um objeto instrumentado 100 que possui o sistema de propulsão 130 pode ser considerado um objeto de au- topropulsão, porque o objeto instrumentado 100 é configurado para uso do sistema de propulsão 130 para mover através do espaço fechado usando energia do armazenamento de energia. Embora o impulso de navegação 138 seja ilustrado como acionando um propulsor de navegação 112, o impulso de navegação 138 pode também acionar aberturas ou abas que levantam ou abaixam para ajustar aerofólios no objeto instrumentado 100 e ajustar direção do objeto instrumentado enquanto está em voo. Em um exemplo com o objeto instrumen- tado 100 configurado como um helicóptero, o propulsor de levantamento 110 pode ser usado para gerar levantamento para o helicóptero e o propulsor de navegação 112 pode ser usado para dirigir o helicóptero.

[021] O objeto instrumentado 100 pode ser também configurado sem um sistema de propulsão 130. Em uma configuração onde o objeto instrumentado 100 não tem o sistema de propulsão 130, o objeto instrumentado 100 pode ser afixado em um suporte móvel. O suporte móvel pode ser uma linha guia que se estende através do espaço fechado. A linha guia pode ser manipulada para mover o objeto instrumentado 100 através do espaço fechado. Por exemplo, a linha guia pode ser um fio ou um cabo que é conectado a uma polia ou um guincho em dois lados internos do espaço fechado. A polia ou guincho pode ser usada para mover o objeto instrumentado lateralmente arrastando a linha guia longitudinalmente ao longo de sua extensão. A linha guia pode ser mantida esticada enquanto é arrastada longitudinalmente. Alternativamente, a linha guia pode ser alternadamente relaxada e apertada para levar o objeto instru- mentado conectado à linha guia a se mover verticalmente dentro do espaço fechado. Durante o relaxamento da linha guia, o objeto instrumentado desce sob a força da gravidade, e o objeto instrumentado levanta novamente quando a linha guia e esticada. A linha guia pode ser também conectada a um teto e um piso do espaço fechado para mover o objeto instrumentado 100 verticalmente dentro do espaço fechado.

[022] As Figuras de 1B a 1D ilustram exemplos de implementações de objetos instrumentados (100, 100’, 100”) uteis na implementação de sistema e mé- todo para reunir dados atmosféricos no espaço fechado para ser usado por um sistema de gerenciamento de edifício. As Figuras 2B a 2C ilustram estações de base (200, 200’) que podem ser opcionalmente usadas cooperativamente com os objetos instrumentados (100, 100’, 100”) em uma implementação do sistema e método aqui descritos.

[023] A Figura 1B fornece um objeto instrumentado 100 configurado como um helicóptero. O objeto instrumentado 100 inclui um propulsor 110 para gerar levantamento, um propulsor de controle direcional 112, um suporte de aterrissagem 114, e um sistema de propulsão 130. O sistema de propulsão 130 é conectado ao propulsor de levantamento 110 e ao propulsor de navegação 112. O propulsor de navegação 112 fornece controle direcional para o objeto instru- mentado 100 enquanto em voo. O objeto instrumentado 100 também inclui um dispositivo de medição 120. O dispositivo de medição 120 possui um sensor atmosférico 124 e um terminal de comunicação 122. O dispositivo de medição 120 pode opcionalmente incluir um sensor de posição 126. O objeto instrumen- tado 100 configurado como um helicóptero é um objeto de autopropulsão porque inclui o sistema de propulsão 130. O objeto instrumentado 100 pode ser um helicóptero comumente disponível como um brinquedo ou produto amador.

[024] Em uma configuração do objeto instrumentado 100, o dispositivo de medição 120 pode ser contido dentro de uma caixa e fixado à parte externa de um helicóptero comercialmente disponível, ou o objeto instrumentado 100 pode ser um helicóptero feito de propósito e o dispositivo de medição 120 pode ser integrado ao corpo do helicóptero. O terminal de comunicação 122 pode ser um terminal de comunicação sem fio para enviar sinais indicativos de dados atmosféricos coletados e dados de posição de acordo com qualquer protocolo de comunicação sem fio padrão incluindo: ZigBee, Bluetooth e 802.11. O terminal de comunicação 122 pode ser também um terminal que envie dados coletados no dispositivo de medição 120 através de uma linha de dados.

[025] Em uma configuração, o objeto instrumentado 100 pode operar de forma autônoma sem intervenção de tempo real por parte do usuário. Por exemplo, o objeto instrumentado 100 pode navegar de acordo com comandos de navegação contidos em sinais sem fio transmitidos para o objeto instrumentado 100. Os comandos de navegação podem ser gerados por um usuário que opere o objeto instrumentado usando um controlador sem fio. Por exemplo, em uma configuração do objeto instrumentado 100 configurado como um helicóptero controlado por rádio, o objeto instrumentado 100 pode ser controlado para se mover através de um caminho de voo de acordo com comandos transmitidos de um controlador remoto. Os comandos e o controlador remoto podem ser implementados de acordo com as técnicas apreciadas por aqueles versados na técnica de comando e aeronave controlada por controle remoto. Adicionalmente, os comandos de navegação podem ser gerados por um sistema de computador centralizado configurado para comandar e controlar a navegação e a atividade de medição do objeto instrumentado 100. O sistema de computador centralizado pode ser configurado para, por exemplo, direcionar o objeto ins- trumentado 100 para percorrer através de uma região no espaço fechado para adquirir medições atmosféricas na região. Além disso, o sistema de computador centralizado pode ser configurado para assegurar que o objeto instrumen- tado 100 evite colisões com outros objetos voadores.

[026] A Figura 1C fornece um objeto instrumentado 100’ configurado como um beija-flor. O objeto instrumentado 100’ inclui asas 140 para gerar levantamento, penas de cauda 142 para fornecer controle direcional, pés 144 para suporte de aterrissagem, e um bico 146 para reabastecer o pássaro com alimento de pássaro. O objeto instrumentado 100’ é equipado com o dispositivo de medição 120. O dispositivo de medição 120 pode ser fixado aos pés 144. Conforme descrito acima, o dispositivo de medição 120 inclui sensores para coletar dados atmosféricos e dados de posição. O dispositivo de medição 120 inclui o terminal de comunicação 122 para comunicar os dados atmosféricos e dados de posição. Embora o objeto instrumentado 100’ seja configurado como um beija-flor, a presente descrição estende-se a sistemas usando pássaros capazes de transportar o dispositivo de medição 120 e capazes de voar através de um espaço fechado embora transportando o dispositivo de medição 120.

[027] O objeto instrumentado 100’ configurado como um beija-flor é um objeto de autopropulsão porque o beija-flor é configurado para ingerir semente ou néctar, que é digerido e convertido em um armazenamento de energia de energia calórica armazenada dentro do beija-flor. O objeto instrumentado 100’ configurado como um beija-flor então se move através do espaço fechado usando energia armazenada no armazenamento de energia usando músculos para bater as asas. Em uma implementação, o beija-flor pode ser considerado funcionalmente equivalente ao sistema de propulsão 130.

[028] A Figura 1D fornece um objeto instrumentado 100’ configurado como uma aeronave de asa fixa. O objeto instrumentado 100’ inclui um propulsor 150 para fornecer um impulso avançado, uma asa fixa 151 para gerar levantamento e uma cauda com aberturas traseiras 152 para fornecer controle direcional. O objeto instrumentado 100’ também inclui o sistema de propulsão 130 simbolicamente ilustrado próximo ao propulsor 150. O objeto instrumentado 100’ também inclui o dispositivo de medição 120 para coletar e comunicar medições atmosféricas. O objeto instrumentado 100’ pode ser uma aeronave de um tipo comercialmente disponível como um brinquedo ou um produto amador.

[029] A Figura 2A fornece uma estação base 200 configurada como um heliporto. A estação base 200 inclui uma superfície de aterrissagem 210, uma porta de recarga / reabastecimento 230 e um terminal de comunicação 220. A base 200 é montada em uma parede interna de um espaço fechado e suportada por um braço de suporte 215. A base 200 fornece um local para o objeto ins- trumentado 100 aterrissar enquanto não está voando através do espaço fechado. Em operação, o objeto instrumentado 100 aterrissa na superfície de aterrissagem 210 da base 200 após o objeto instrumentado 100 se mover através de um caminho de voo. O terminal de comunicação 220 pode ser uma porta de dados para fazer uma conexão física com uma linha portadora de dados, ou pode ser uma antena para enviar e receber sinais sem fio.

[030] Em uma configuração onde o dispositivo de medição 120 inclui um terminal de comunicação 122 para enviar sinais sem fio indicativos de dados atmosféricos coletados e dados de posição, o terminal de comunicação 220 é uma antena. O terminal de comunicação 220 pode ser opcionalmente também habilitado para enviar sinais para o objeto instrumentado 100. Os sinais enviados para o objeto instrumentado 100 podem ser sinais para controlar a navegação do objeto instrumentado 100. Por exemplo, em uma implementação onde o objeto instrumentado 100 é um helicóptero controlado por rádio comercialmente disponível, o terminal de comunicação 220 pode ser usado para enviar sinais sem fio para o objeto instrumentado 100 para ajustar a navegação do helicóptero de acordo com as técnica disponíveis para executar operações de comando e controle de um helicóptero controlado por rádio usando sinais sem fio. Alternativamente, a estação base 200 pode ser implementada sem o termi nal de comunicação 220. O terminal de comunicação 220 pode ser situado no espaço fechado afastado da estação base 200 desde que a variação entre o terminal de comunicação 220 e o objeto instrumentado 100 não exceda uma variação útil do meio de comunicação escolhido. Em uma configuração que emprega comunicação sem fio, posicionar o terminal de comunicação 220 na estação base 200 pode vantajosamente permitir o uso de sinais de baixa potência que são transmitidos apenas em distâncias curtas. O uso de sinais de baixa potência preserva a vida da bateria, reduz o consumo de energia, e fornece menos interferência com outros dispositivos eletrônicos que utilizem sinais sem fio. O uso de sinais de baixa potência pode também vantajosamente reduzir a exigência de peso do dispositivo de medição 120 fixado ao objeto ins- trumentado 100.

[031] Embora o objeto instrumentado 100 esteja na estação base 200, o objeto instrumentado 100 pode reabastecer ou recarregar usando a porta de recarga / reabastecimento 230. Em uma configuração do objeto instrumentado usando um motor elétrico para girar o propulsor 110, a porta de recarga / reabastecimento 230 pode ser um par de terminais elétricos para recarregar uma bateria situada no objeto instrumentado 100. O par de terminais elétricos pode ser situado na superfície de aterrissagem 210 de modo a contatar o suporte de aterrissagem 114 quando o objeto instrumentado 100 aterrissa na estação base 200. O suporte de aterrissagem 114 pode incorporar a porta de recarga / reabastecimento 132. A porta de recarga / reabastecimento 132 pode ser implementado como terminai de recarga conectados à parte voltada a jusante do suporte de aterrissagem 114 para recarregar a armazenamento de energia 134. Em uma configuração do objeto instrumentado 100 usando um motor de combustão para girar o propulsor 110, a porta de recarga / reabastecimento 230 pode ser um bocal para dispensar combustível inflamável. A porta de recarga / reabastecimento 230 opcionalmente pode ser um bocal para dispensar combustível que conecta automaticamente à porta de recarga / reabastecimento 132.

[032] A estação base 200 ilustrada na Figura 2A pode ser modificada para fornecer uma região de aterrissagem para o objeto instrumentado 100”. Para acomodar o objeto instrumentado 100” configurado como uma aeronave de asa fixa, a estação base 200 inclui uma superfície maior ou mais longa 210 apropri- ada para aterrissar uma aeronave de asa fixa. A estação base 200 ilustrada na Figura 2A é útil para fornecer o objeto instrumentado 100 um lugar para aterrissar, recarregar, e opcionalmente enviar e receber dados. Contudo, com uma superfície de aterrissagem modificada 210 apropriada para aterrissagem de uma aeronave de asa fixa, a estação base 200 fornece um local para o objeto de autopropulsão 100” aterrissar, recarregar, e opcionalmente enviar e receber dados.

[033] A Figura 2B fornece uma estação base 200’ configurada como um ali- mentador de pássaro. A estação base 200’ inclui um terminal de comunicação 220, uma bandeja de alimentação 246, e uma um trilho de aterrissagem 240. A estação base 200’ fornece um local para o objeto instrumentado 100’ aterrissar enquanto não está se movendo através de um espaço fechado coletando dados. A estação base 200’ é montada em uma parede interna do espaço fechado e suportada por um braço de suporte 245. A bandeja de alimentação 246 pode ser preenchida com alimentação de pássaro, água com açúcar, ou néctar. Um objeto instrumentado 100’ configurado como um beija-flor pode aterrissar no trilho de aterrissagem 240 após voar através de um caminho de voo dentro do espaço fechado. Enquanto está parado no trilho de aterrissagem 240, o objeto instrumentado 100’ pode usar o bico 146 para reabastecer pela ingestão de sementes de pássaro ou néctar de uma bandeja de alimentação 246. Ao mesmo tempo, o dispositivo de medição 120 transportado no objeto instrumen- tado 100’ pode transmitir dados para o terminal de comunicação 220. Por exemplo, o dispositivo de medição 120 pode transmitir os dados atmosféricos e dados de posição para o terminal de comunicação 220 usando um sinal sem fio. Alternativamente, a estação base 200’ pode ser implementada sem o terminal de comunicação 220, e o terminal de comunicação 220 pode ser situado em outro lugar sujeito às limitações do meio de comunicação selecionado.

[034] A Figura 3A é um diagrama de um sistema de coleta de medição atmosférica 300. O sistema de coleta de medição atmosférica 300 inclui o objeto instrumentado 100, que mede um parâmetro atmosférico dentro de um espaço fechado e envia as medições 307 para um circuito controlador 310. O espaço fechado é limitado por paredes internas 305 e teto. A estação base 200 é montada nas paredes internas 305. A estação base 200 fornece um local para o objeto instrumentado 100 aterrissar, recarregar e opcionalmente enviar e rece- ber dados.

[035] O circuito controlador 310 inclui um terminal de comunicação 312, um processador 314 e uma memória 316. Dentro do circuito controlador 310, o processador é eletronicamente acoplado tanto à memória 316 quanto ao terminal de comunicação 312. O terminal de comunicação 312 é conectado à estação base 200 para enviar e receber dados. O terminal de comunicação 312 recebe um conjunto de dados atmosféricos coletados e dados de posição 307 da estação base 200, que recebe dados do objeto instrumentado 100. O processador 314 é programado para associar o local do objeto instrumentado 100 ao parâmetro atmosférico detectado. O parâmetro atmosférico detectado e a posição associada são dados de posição atmosférica 320, porque juntos fornecem informações sobre um parâmetro atmosférico em um local dentro do espaço fechado. Os dados de posição atmosférica 320 são enviados para um sistema de gerenciamento de edifício (BMS) 330 através de um link de dados 325. O link de dados 325 pode ser uma conexão de dados sem fio ou uma conexão usando um fio físico configurado para enviar e receber dados. O BMS 330 usa os dados de posição atmosférica 320 para ajustar controles mecânicos dentro do edifício para criar ou manter uma condição atmosférica dentro do espaço fechado. Por exemplo, o BMS 330 pode ser um sistema de regulação de aberturas, insufladores ou ventiladores dentro de um sistema de ventilação que forneça ventilação para o espaço fechado. O sistema de gerenciamento de edifício pode ajustar as aberturas, insufladores ou ventiladores para regular a temperatura dentro do espaço fechado. Adicionalmente, com base nos dados de posição atmosférica 320, o BMS 330 pode regular localmente as condições atmosféricas dentro do espaço fechado.

[036] De acordo com uma configuração da presente descrição, o BMS 330 pode ser usado para regular concentração de dióxido de carbono levando ar fresco quando o conteúdo de dióxido de carbono exceder um limite, ou quando uma taxa de alteração de conteúdo de dióxido de carbono exceder um limite. O BMS pode ser também usado para controlar localmente a temperatura dentro do espaço fechado. O BMS 330 pode ser também usado para controlar a umidade dentro do espaço fechado. O BMS 330 pode opcionalmente ajustar cortinas ou venezianas nas janelas em uma parte de um edifício para controlar o aquecimento solar dentro do espaço fechado. O BMS 330 pode ajustar uma taxa de extração no ar fresco para movimentar ar dentro do edifício ou pode parar ou começar uma operação de movimentação de ar. Em operação, o BMS 330 pode criar ou manter as condições atmosféricas descritas enquanto otimiza o consumo de energia do sistema de ventilação do edifício. Em uma implementação, o sistema de coleta de medição atmosférica 300 fornece uma realimen- tação para o BMS 330 para o BMS 330 determinar quando começar e parar de agir para gerenciar os controles mecânicos do edifício.

[037] Para coletar dados com o sistema 300, o objeto instrumentado 100 voa através do espaço fechado ao longo de um caminho de voo. Por exemplo, o objeto instrumentado 100 pode voar ao longo do caminho de voo 380. O caminho de voo 380 pode ser um caminho predeterminado que seja configurado para o objeto instrumentado 100 para voar. Alternativamente, o caminho de voo 380 pode ser um caminho que seja determinado de acordo com comandos contidos em um sinal sem fio transmitido para o objeto instrumentado 100. Na operação do sistema 300, o objeto instrumentado 300 coleta um conjunto de medições atmosféricas com o dispositivo de medição 120 transportado no objeto instrumentado 100. Seguindo a conclusão do caminho de voo 380, o objeto instrumentado 100 retorna para a estação base 200 e aterrissa. Enquanto o objeto instrumentado 100 está acoplado à estação base 200, o dispositivo de medição 120 usa a interface de comunicação 122 para transmitir um conjunto de medições atmosféricas para o terminal de comunicação 220 na estação base 200. O dispositivo de medição 120 também transmite dados de posição coletados com o sensor de posição 126 durante o voo do objeto instrumentado 100 ao longo do cm 380. A estação base 200 então comunica o conjunto de medições atmosféricas e os dados de posição para o circuito controlador 310. O circuito controlador 310 recebe o conjunto de medições atmosféricas e dados de posição 307 com o terminal de comunicação 312 e então usa o processador 314 para associar o conjunto de parâmetros atmosféricos medidos ao conjunto de localizações medidos com base no conjunto de dados de posição. Os dados de posição atmosférica 320 são então transmitidos para o BMS 330, que é configurado para ajustar um controle mecânico do edifício com base nos dados de posição atmosférica 320.

[038] Em uma configuração, uma pluralidade de objetos instrumentados 100 e estações de base associadas 200 podem ser usados dentro de um espaço fechado. O sistema de coleta de medição atmosférica 300 ilustrado na Figura 3A incorpora três objetos instrumentados 100 e três estações de base 200. Cada dos três objetos instrumentados 100 pode ser associado a uma das três estações de base 200, e cada acoplamento com a mesma estação base 200 seguindo cada voo. Alternativamente, os objetos instrumentados podem alternativamente aterrissar em cada das estações de base 200.

[039] Em uma implementação alternativa, o sistema 300 é configurado com o terminal de comunicação 220 não situado na estação base 200. O terminal de comunicação 220 pode estar situado dentro do espaço fechado em uma posição que coleta parâmetros atmosféricos medidos e dados de posição do objeto instrumentado 100 e passa os dados para o link de comunicação 312 dentro do circuito controlador 310.

[040] A Figura 3B é um diagrama de um sistema de coleta de medição atmosférica alternativo 300’. O sistema 300’ é similar ao sistema 300 exceto que o dispositivo de medição 120 é transportado por um objeto que percorre uma linha 340. O objeto que percorre uma linha 340 é similar à configuração do objeto instrumentado (110, 100’, 100”) exceto que o objeto que percorre uma linha é limitado para percorrer ao longo de uma linha guia 350. O objeto que percorre uma linha 340 pode ser um dispositivo comercialmente disponível que se move para trás e para frente ao longo de uma linha. O objeto que percorre uma linha 340 pode usar rodas, engrenagens ou polias acionadas para agarrar a linha guia 350 e mover-se ao longo da linha guia 350 porque a linha guia 350 permanece fixa. Alternativamente, o objeto que percorre uma linha 340 pode ser fixado à linha guia 350 e a linha guia 350 pode ser arrastada ao longo de sua extensão para mover o objeto que percorre uma linha 340 dentro do espaço fechado.

[041] O sistema 300’ pode opcionalmente incorporar uma pluralidade de linhas guias 350 e os objetos que percorrem uma linha 340. Cada objeto que percorre uma linha 340 pode ser contido para percorrer ao longo da extensão de uma linha guia 350. Uma linha guia 350 pode opcionalmente ter vários objetos que percorrem uma linha 340 que percorrem ao longo da extensão da linha guia 350. O sistema 300’ fornece medição em um parâmetro atmosférico dentro de um espaço fechado usando dispositivos de medição fixados a objetos móveis. Similar ao sistema 300, o sistema 300’ permite a coleta de medições de parâmetros atmosféricos dentro do espaço fechado além do tempo em uma série de localizações maiores do que a série de sensores atmosféricos empregados.

[042] A Figura 4 é um fluxograma 400 que ilustra um método para coletar dados atmosféricos usando sensores atmosféricos montados nos objetos de autopropulsão que se movem através de um espaço fechado, e usando as medições atmosféricas coletadas para ajustar um controle mecânico de um sistema de gerenciamento de edifício. De acordo com o método ilustrado no fluxo- grama 400, um conjunto de medições atmosféricas é recebido de um objeto instrumentado que se move através de um espaço fechado (405). É também recebido um conjunto de medições atmosféricas indicativo da posição do objeto instrumentado (410). Um processador é configurado para associar o conjunto de medições atmosféricas ao conjunto de localizações atmosféricos com base no conjunto de medições de posição (415). Por exemplo, o conjunto de localizações de medição pode ser determinado correspondendo ao conjunto de medições atmosféricas usando estampas de tempo associadas ao conjunto de medições atmosféricas e o conjunto de medições de posição para determinar o local do objeto instrumentado no tempo de cada medição no conjunto de medições atmosféricas. As medições atmosféricas e as localizações associadas são então armazenadas em uma memória (420). As medições atmosféricas e as localizações associadas são comunicados para um sistema de gerenciamento de edifício. O sistema de gerenciamento de edifício é configurado para ajustar um controle mecânico com base nas medições atmosféricas e localizações associadas (425). Os dados de posição atmosférica provêm o sistema de gerenciamento de edifício com informação localizadas sobre parâmetros atmosféricos dentro do espaço fechado possibilitando que o sistema de gerenciamento de edifício compense localmente ou corrija condições atmosféricas dentro do espaço fechado.

[043] A Figura 5 é um diagrama em bloco que ilustra um sistema de gerenci-amento de edifício (BMS) 330 que opera pelo recebimento de realimentação dos dados de posição atmosférica 320 reunidos por um objeto instrumentado 100 dentro de um espaço fechado 500. O BMS 330 é configurado para operar um controle mecânico 520 pelo envio de um sinal de controle 510 para o controle mecânico 520. O controle mecânico 520 é um controle que efetua um pa- râmetro atmosférico dentro do espaço fechado 500. Por exemplo, o controle mecânico 520 pode ser um ventilador, um insuflador ou abertura de um sistema de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC). O controle mecânico 520 pode ser também opcionalmente aspecto mecânico de um edifício que bloqueia a passagem de luz para o espaço fechado 500, tais como uma veneziana ou cortina. O controle mecânico 520 pode também efetuar um ajuste de temperatura de um forno ou um ar condicionado dentro de um sistema HVAC que ventila o espaço fechado 500.

[044] Em operação, o BMS 330 recebe dados de posição atmosférica 320 através do link de dados 325 do circuito controlador 310. Com base nos dados de posição atmosférica 320, o BMS 330 determina um ajuste para o controle mecânico 520. Na determinação do ajuste para o controle mecânico 520, o BMS 330 pode comparar os dados de posição atmosférica 320 a uma condição atmosférica desejável. O BMS 330 pode continuar a ajustar o controle mecânico 520 com base em uma comparação entre os dados de posição atmosférica 320 e a condição atmosférica desejável até que os dados de posição atmosférica 320 indiquem que exista condição atmosférica desejável dentro do espaço fechado 500. De acordo com uma implementação da presente descrição, os dados de posição atmosférica 320 transmitidos para o sistema de gerenciamento de edifício 330 através do link de dados 325 fornece realimentação para o sistema de gerenciamento de edifício 350 para operar um controle mecânico 520.

[045] Por exemplo, em uma configuração onde o BMS 330 está operando para regular a umidade dentro do espaço fechado 500 mantendo a umidade em um nível de umidade desejável, o BMS 330 pode comparar níveis de umidade medidos contidos nos dados de posição atmosférica 320 para o nível de umidade desejável. Se os níveis de umidade medidos excederem o nível de umidade desejável, o controle mecânico que efetua umidade pode ser ajustado para diminuir o nível de umidade dentro do espaço fechado. Similarmente, se os níveis de umidade medidos estiverem abaixo do nível de umidade desejável, o controle mecânico que efetua umidade pode ser ajustado para aumentar o nível de umidade dentro do espaço fechado. Alternativamente, o BMS 330 pode operar para ajustar o controle mecânico 520 quando os dados de posição atmosférica 320 revelam que o parâmetro atmosférico dentro do espaço fecha- do excedeu ou caíram abaixo de um valor limite.

[046] Além disso, o BMS que utiliza os dados de posição atmosférica 320 pode ajustar o controle mecânico 520 com base nas não uniformidades atmosféricas dentro do espaço. Por exemplo, em uma configuração onde o controle mecânico 520 é um conjunto de ventiladores, insufladores ou aberturas de um sistema HVAC que ventila o espaço fechado 500, o BMS 330 pode emitir um sinal de controle 510 para o controle mecânico 520 para redirecionar o fluxo de ar em direção a ou afastado de uma região do espaço fechado 500. O BMS 330 pode corrigir um acúmulo local de dióxido de carbono no espaço fechado, que pode ser ocasionado, por exemplo, por uma grande concentração de pessoas aglomeradas em uma região do espaço fechado 500. O BMS 330 pode corrigir o acúmulo local de dióxido de carbono (ou qualquer outro gás detectado), por exemplo, pela operação de entrada de ar do sistema HVAC para efetuar uma movimentação de ar dentro do espaço fechado 500 com ar fresco. O BMS 330 pode ativar insufladores, ventiladores, aberturas ou controles de temperatura de um forno ou elemento de resfriamento de ar para aquecer pontos de resfriamento locais dentro do espaço fechado 500, ou para resfriar pontos quentes locais dentro do espaço fechado 500.

[047] Adicionalmente, no espaço fechado 500 com grandes volumes de ar que é despovoado, tal como um grande átrio com um volume significativo de ar por sobre qualquer ocupante, o BMS 330 pode operar para direcionar o ar em uma maneira que minimize o gasto de energia para aquecer e resfriar regiões não povoadas do espaço fechado 500. O BMS 330 pode também utilizar modelos dimensionais em tempo real de parâmetros atmosféricos dentro do espaço fechado 500 com base nos dados de posição atmosférica 320 dinamicamente enviados para o BMS 330. Os três modelos dimensionais podem ser usados para prever uma mudança nas condições atmosféricas dentro de um espaço fechado 500 responsivo a um ajuste do controle mecânico 520. Os três modelos dimensionais podem incorporar técnicas numéricas iterativas conforme apreciado por aqueles versados na técnica de dinâmicas de fluido. Os três modelos dimensionais podem ser revisados e aperfeiçoados com o tempo com base nos dados de posição atmosférica 325 reunidos pelo objeto instrumenta- do 100 que podem fornecer realimentação dinâmica para o BMS 330.

[048] Embora tenham sido ilustradas e descritas implementações e aplica- ções particulares da presente descrição, deve ser compreendido que a presente descrição não está limitada à construção precisa e composições aqui descritas e que várias modificações, alterações e variações podem ser claras a partir das descrições antecedentes sem se afastar do espírito nem do escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações em anexo.

Claims (14)

1. Sistema para proporcionar uma medida de um parâmetro atmosférico em um espaço fechado para um sistema de gerenciamento de edifício (330) controlar condições atmosféricas dentro do espaço fechado, o sistema CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de objetos instrumentados (100,100',100"), cada um dos quais inclui: um dispositivo de medição (120), que inclui um sensor atmosférico (124) compreendendo meios para detectar a medição do parâmetro atmosférico, um sensor de posição (126) que compreende meios para rastrear loca-lizações do objeto instrumentado dentro de um volume do espaço fechado e criar um conjunto de medições de posição, indicativo de localizações rastrea- das, uma interface de comunicação (122) que compreende meios para transmitir a medição do parâmetro atmosférico e do conjunto de medições de posição, e um sistema de propulsão (130) que compreende meios para mover o objeto instrumentado em variadas alturas no volume do espaço fechado, um circuito controlador (310) incluindo: um terminal de comunicação (312) que compreende meios para receber o conjunto de medições de posição e uma pluralidade de medições do parâmetro atmosférico a partir de cada uma dentre uma interface de comunicação correspondente (122) dentre a pluralidade de dispositivos de medição (120); um processador (314) conectado eletronicamente ao terminal de co-municação (312), o processador (314) sendo programado para determinar uma pluralidade de localizações com base no conjunto de medições de posição recebidas e para associar localizações respectivas dentre as localizações determinadas com a medição correspondente recebida do parâmetro atmosférico, em que a pluralidade de localizações incluem diferentes e variadas alturas dentro do volume do espaço fechado; e uma memória (316) que compreende meios para armazenar as medições recebidas do parâmetro atmosférico e das localizações associadas, a memória (316) eletronicamente conectada ao processador (314); e um link de dados (325) entre o circuito controlador (310) e o sistema de gerenciamento de edifício (330) configurado para enviar as medições recebidas do parâmetro atmosférico e das localizações associadas para o sistema de ge-renciamento de edifício (330), o sistema de gerenciamento de edifício (330) configurado para ajustar um controle de um edifício de acordo com uma função que inclui as medições recebidas do parâmetro atmosférico e das localizações associadas.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos objetos instrumentados (100,100',100") é de autopro- pulsão pelo sistema de propulsão (130) possuir um armazenamento de energia (134) e ser configurado para se mover através do espaço fechado usando energia armazenada no armazenamento de energia (134).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: uma estação base (200, 200') possuindo uma porta de recarga ou rea-bastecimento (230) compreendendo meios para distribuir combustível ou energia para pelo menos um dentre os objetos instrumentados (100,100',100").

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre os objetos instrumentados (100, 100') é configurado para se mover pela rotação de um propulsor (110) para criar levantamento ou em que pelo menos um dentre os objetos instrumentados (100") é uma aeronave de asa fixa.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos objetos instrumentados (100, 100', 100") é configurado para operar de maneira autônoma sem intervenção em tempo real a partir de um usuário.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o parâmetro atmosférico é um ou mais dentre temperatura, conteúdo de oxigênio, conteúdo de dióxido de carbono, umidade, fumaça, ou taxa de fluxo de ar no espaço fechado.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre o conjunto de medições de posição é baseado em uma leitura a partir de um acelerômetro fixado a pelo menos um dentre os objetos instrumentados (100, 100', 100").

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de medições de posição é baseado em um retardo de tempo relativo medido de sinais recebidos por cada um dos objetos instrumen- tados (100, 100', 100") ou de sinais transmitidos ou refletidos a partir de cada um dos objetos instrumentados (100, 100', 100").

9. Método para obter medidas de um parâmetro atmosférico em um espaço fechado, o método CARACTERIZADO pelo fato de compreender: receber um conjunto de medições do parâmetro atmosférico a partir de cada uma de uma pluralidade de objetos instrumentados (100, 100', 100"), cada um tendo uma capacidade de se mover em diferentes e variadas alturas usando um sistema de propulsão através de um volume do espaço fechado, cada um dos objetos instrumentados (100, 100', 100") incluindo um sensor atmosférico (124) configurado para medir o parâmetro atmosférico, receber um conjunto de posições de medições indicativas de uma plu-ralidade de localizações dos objetos instrumentados (100, 100', 100") dentro do espaço fechado, a partir da pluralidade de objetos instrumentados (100, 100', 100") cada um dos quais inclui um sensor de posição (126), em que a pluralidade de localizações inclui diferentes e variadas alturas dentro do volume; associar, usando um processador (314) de circuito de controle (310), o conjunto de medições do parâmetro atmosférico com um conjunto de localizações de medição com base no conjunto de medições de posições; armazenar, em uma memória (316) do circuito de controle (310), o conjunto de medições de parâmetros atmosféricos e o conjunto de localizações de medição; e enviar o conjunto de medições dos parâmetros atmosféricos e o conjunto de localizações de medição associados a um sistema de gerenciamento de edifício (330) para fazer com que o sistema de gerenciamento de edifício (330) ajuste um sistema de ventilação conectado ao espaço fechado com base no conjunto de medições do parâmetro atmosférico e no conjunto de localizações de medição associados.

10. Método, de acordo com a reinvindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente ajustar um insuflador, um ventilador, uma abertura ou uma entrada de ar fresco do sistema de ventilação conectado ao espaço fechado através do sistema de gerenciamento de edifício (330).

11. Mídia legível por computador não transitória CARACTERIZADA por ser codificada com instruções para direcionar um controlador para executar o método conforme definido na reivindicação 9.

12. Método de operação de um sistema de gerenciamento de edifício (330), o sistema de gerenciamento de edifício (330) configurado para ajustar um controle de um edifício, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: receber um conjunto de medições de um parâmetro atmosférico e um conjunto de localizações de medição associados os quais são baseados em dados de sensor a partir de uma pluralidade de objetos instrumentados (100, 100', 100") os quais são autopropulsionados, o conjunto de medições de um parâmetro atmosférico e o conjunto de localizações de medição associados sendo indicativo de um ou mais parâmetros atmosféricos em diferentes e variadas alturas dentro de um volume de espaço fechado e detectada usando um dispositivo de medição (120) em cada um dos objetos instrumentados (100, 100', 100") que se movem em diferente e variadas alturas dentro do espaço fechado tendo condições atmosféricas mantidas pelo sistema de gerenciamento de edifício, o dispositivo de medição (120) em cada um dos objetos instru- mentados (100, 100', 100") incluindo: um sensor atmosférico (124) para detectar o um ou mais parâmetros atmosféricos; um sensor de posição (126) para rastrear localizações do objeto ins- trumentado (100, 100', 100") dentro do volume do espaço fechado e criar medições de posição indicativas das localizações rastreadas, incluindo diferentes e variadas alturas dentro do volume, e uma interface de comunicação (122) para comunicar os um ou mais parâmetros atmosféricos detectados e uma ou mais medições de posição; analisar o conjunto de medições de parâmetro atmosférico e o conjunto de localizações de medição associados recebidos para determinar uma característica atmosférica do espaço fechado; e ajustar o controle do edifício de acordo com uma função incluindo a ca-racterística atmosférica determinada.

13. Método, de acordo com a reinvindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a análise é realizada pela modelagem de uma distribuição de temperatura tridimensional ou conteúdo de gás do espaço fechado com base no conjunto de dados atmosféricos recebidos e no conjunto de medições de posição recebido, e em que o ajuste é realizado pela determinação de um ajuste para um controle mecânico com base em uma alteração prevista nas condições atmosféricas dentro do espaço fechado responsivo ao ajuste e de acordo com o modelo tridimensional.

14. Método, de acordo com a reinvindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o controle do edifício é um controle mecânico e o ajuste reori- enta fluxo de ar de uma maneira que minimiza um gasto de energia para aquecer ou arrefecer uma região não populada do espaço fechado, ou em que o controle do edifício inclui aspectos ajustáveis de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar-Condicionado, HVAC, e o ajuste é realizado pelo ajuste de um aspecto do sistema HVAC para corrigir uma não uniformidade atmosférica local dentro do espaço fechado e a não uniformidade atmosférica local é um acúmulo local de dióxido de carbono, um ponto quente local, ou um ponto de resfriamento local dentro do espaço fechado.

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