BR112021002295A2 - dispositivo modular concentrador de dados para sistemas de medição de serviços públicos e processo para coleta e gestão da informação - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO MODULAR CONCENTRADOR DE DADOS PARA SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE SERVIÇOS PÚBLICOS E PROCESSO PARA COLETA E GESTÃO DA INFORMAÇÃO. A presente invenção diz respeito a um dispositivo modular concentrador de dados para sistemas de medição AMI (Infraestrutura de Medição Avançada), o que é interoperável e tem capacidade para ter embarcados os protocolos de comunicação de múltiplas marcas de medidores e tem uma estrutura totalmente modular, de tal modo que é possível integrar um ou vários módulos de comunicação, dependendo o tipo de comunicação de cada um dos medidores que serão administrados. Deste modo, o dispositivo da invenção permite administrar com um mesmo concentrador de dados diferentes marcas de medidores, quer sejam de energia, água ou gás, independente do protocolo de comunicação que utilizem e do meio de comunicação que possuírem, o que garante a qualquer empresa de serviços públicos que ao utilizar o dito dispositivo modular será requerido somente um único software de gestão, garantindo desta forma ter em um só formato de base de dados a informação de todos os medidores administrados.

Description

DISPOSITIVO MODULAR CONCENTRADOR DE DADOS PARA SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE SERVIÇOS PÚBLICOS E PROCESSO PARA COLETA E GESTÃO DA INFORMAÇÃO CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se situa dentro do campo dos dispositivos para a medição de serviços públicos e mais especificamente, na gestão de medidores e interrelação entre os diferentes tipos de medidores, para todo tipo de serviços públicos, como energia, água e gás.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Até poucos anos atrás, as casas nos bairros, nas unidades residenciais ou nos escritórios e lojas dentro de um edifício ou um centro comercial contavam com seu respectivo medidor de energia, o qual era típico e conhecido normalmente, ou seja, um medidor mecânico, o qual contava com um disco giratório, com um quadro que indicava, com uma numeração, a quantidade de energia acumulada que o medidor havia registrado.

[003] Posteriormente, os sistemas de medição foram evoluindo até chegar a medidores de energia totalmente eletrônicos, para este tipo de usuários como definido anteriormente (residências, escritórios, etc.). Na atualidade, já estão sendo implementados medidores com comunicação, isto é, que podem ser interrogados remotamente através de um meio de comunicação, sem necessidade que um operário da empresa de serviços públicos deva deslocar- se ao local para fazer a leitura. Inclusive, o corte e reconexão do serviço ao usuário pode ser realizado a partir da empresa de serviços públicos, sem necessidade de ir ao prédio.

[004] O que foi exposto implica que na empresa de serviços públicos (a seguir no presente relatório ESP) exista um software de gestão especializado, que é o que permite estabelecer a comunicação através de um meio de comunicação com cada um dos medidores de energia dos usuários, onde o meio de comunicação pode ser com ou sem fio, isto é, que pode ser uma linha telefônica ou para citar o caso mais conhecido nas comunicações sem fio, um cartão SIM, como o que se encontra nos telefones móveis.

[005] Neste caso, ao compor este sistema para as moradias de um bairro, para as de uma unidade residencial, ou para os locais de um centro comercial ou edifício, se estaria falando de um sistema que implicaria múltiplas linhas telefônicas ou múltiplos cartões SIM, o que complica a operação e eleva os custos de funcionamento do sistema.

[006] Com base nisto, as empresas que oferecem soluções para sistemas de medição incluem em suas ofertas um concentrador de dados, cuja função é coletar no terreno a informação de múltiplos medidores para que se tenha unicamente a comunicação entre o software na Empresa de Serviços Públicos e o concentrador de dados com o fim de realizar a transmissão da informação de muitos medidores. Isto significa que se um concentrador de dados se comunica diretamente com 20 medidores, o mesmo utiliza como meio de comunicação com o software na ESP um cartão SIM, o que implica que não serão necessários 20 cartões SIM, mas apenas um.

[007] O que foi exposto corresponde a um benefício enorme para uma ESP, devido às funcionalidades adicionais que oferecem os concentradores, como é por exemplo, ao servir de respaldo para o armazenamento da informação dos medidores com os quais se comunica.

[008] Na verdade, no estado da técnica é possível encontrar uma pluralidade de documentos relacionados a este tipo de dispositivos que ajudam a realizar o processo de medição e/ou gestão ou controle de medidores de serviços públicos, dentre os quais se encontra o documento de patente colombiano CO 09-130995 que ensina um medidor de serviço que pode ser lido ao enviar uma solicitação para ler o medidor a partir de um aplicativo de leitura do medidor, o qual pode se localizar em um servidor de serviço ou em um ponto de acesso em uma rede, a um módulo de comunicação associado ao medidor de serviço, onde o módulo de comunicação inicia uma sessão com o medidor de serviço, realiza solicitações de dados a partir do medidor de serviço associado, recebe as respostas às solicitações de dados do medidor de serviço e termina a sessão depois de receber do medidor todos os dados solicitados.

[009] Da mesma forma, este documento focaliza um sistema associado a uma rede de serviço público que compreende uma pluralidade de medidores de serviço capazes de ler informação do medidor de produtos; uma pluralidade de nós de rede de serviço público dispostos em uma rede de serviço público e capazes de interconectar-se com os medidores de serviço e receber a informação do medidor de produto a partir dos medidores de serviço e transferir a informação para uma direção de rede específica, onde pelo menos um dos nós de serviço, em resposta à recepção de uma solicitação de medidor de leitura de um programa de leitura de medidor: inicia uma sessão com pelo menos um medidor de serviço, realiza uma pluralidade de solicitações de dados de medidor por pelo menos um medidor de serviço, recebe resposta às solicitações de dados do medidor a partir do medidor de serviço, dá formato às respostas recebidas às solicitações de dados do medidor em uma resposta de solicitação de leitura de medidor, e transmite a resposta de solicitação de leitura de medidor, e transmite a resposta de solicitação de leitura de medidor a uma direção de rede específica associada à solicitação de leitura de medidor recebida.

[0010] Outro pedido de patente colombiano citado é o documento NC2016/0004508, o qual define um sistema coletor de dados para leitura de medidores de energia que tem um dispositivo coletor de dados que compreende um módulo de potência conectado à unidade de controle e esta por sua vez está conectada a um módulo principal de periféricos e a um módulo de periféricos auxiliar, à unidade de controle através de UART e pinos de entrada/saída conectada a um módulo de interface de comunicação RS-485 que inclui um módulo de multiplexação MUX/DEMUX 8 a 1 de onde a comunicação entre a unidade de controle e módulo de interface de comunicação se estabelece sob protocolos IEC 62056-21 ou um MODBUS RTU, e a transferência de dados entre a unidade de controle e a HTTP -interface web se estabelece através de protocolo ETHERNET ou a interface UMTS, por meio de petições HTTP-interface web ou mediante cliente DLMS/COSEM.

[0011] Por outro lado, o pedido de patente colombiano NC2017/0000390 descreve um sistema de interface e método de interconexão para gerar dados compatíveis com um sistema externo em uma cadeia de fornecimento de recursos de óleo e gás, e em particular com uma interface e método de interface para gerar dados seguros e verificáveis para evitar manipulação, injeção de dados não desejados, o que resulta em acesso não autorizado ao longo de uma cadeia de fornecimento, onde uma interface gera e transforma dados em uma cadeia de fornecimento de óleo e gás para compatibilidade com sistemas externos. Assim, os dados coletados são capturados por um sistema industrial sensor ou coletor de dados, e são transferidos a uma plataforma de hardware intermediária segura para interconectar com um componente de software. Os dados coletados são em seguida modificados utilizando um motor de regras de negócios para criar dados aperfeiçoados e eventos criados a partir dos dados aperfeiçoados.

[0012] Finalmente, com relação ao estado da técnica nacional na Colômbia, há o documento CO 09-078870 que menciona um sistema para a detecção de interrupções de serviço de redes de serviços públicos, o qual compreende uma rede de serviços públicos que inclui uma via de distribuição de produtos para fornecer um produto; uma pluralidade de dispositivos eletrônicos de serviços públicos associados com uma rede de serviços públicos para monitorar pelo menos um parâmetro associado com a via de distribuição de produtos; e um processador de administração em comunicação com os dispositivos e operável para interrogar pelo menos um subgrupo de dispositivos eletrônicos de serviços públicos em resposta a uma entrada para avaliar o rendimento de um dentre a rede de serviços públicos e o sistema, em resposta à informação relacionada a pelo menos um parâmetro; a avaliação inclui uma análise baseada nas normas de um dentre o parâmetro e a informação relacionada ao parâmetro; capacidade, e capacidade de protocolo de comunicação de espectro de difusão de salto de frequência.

[0013] Atualmente, em nível internacional, se encontra o documento ES 1203511 que ensina um sistema que permite efetuar a medição de consumos energéticos dos usuários de um edifício de forma remota, o qual se desenvolve seguindo uma metodologia específica que permite obter além da leitura, o consumo real em dinheiro que cada usuário teve em um período pré- determinado, seja curto, médio ou longo, onde o sistema além disso permite estabelecer alertas em função do consumo que permitem determinar se existe uma fuga ou fraude em alguma parte da instalação.

[0014] Além disso há o documento SE 1650963 que é relativo ao campo da leitura de medições e que divulga um método e uma disposição para fornecer medições a partir de uma solução descentralizada, onde o sistema divulgado se adapta para ter redundância melhorada em uma construção mais robusta que fornece funcionalidade adicional e compreende uma unidade de detecção, uma unidade de coleta e uma unidade central.

[0015] Por outro lado se verifica a publicação internacional WO 2018015822 relativa a um sistema eletrônico para a leitura remota de medidores de consumo, tais como para fornecimento de água ou gás, e onde o sistema compreende um dispositivo leitor de foto instalado em um medidor, um dispositivo eletrônico para uso por parte de um usuário ou um operador e adequado para comunicar-se com o dispositivo leitor de foto de modo remoto, e onde dito dispositivo eletrônico se comunica com o leitor de foto por meio de rádio com a finalidade de solicitar que se faça pelo menos uma leitura de foto do indicador numérico do medidor e que dita leitura seja enviada ao dispositivo eletrônico. Igualmente, um aplicativo instalado no dispositivo eletrônico controla o código de identificação do medidor, e a leitura compara a mesma com um código de usuário, e permite a comunicação entre o dispositivo eletrônico e o dispositivo leitor de foto se o código de identificação do medidor corresponder ao código do usuário.

[0016] Finalmente, o estado da técnica aponta o documento EP 3163311 que divulga um aparelho e método para configurar de modo remoto dispositivos de comporta em uma rede AMI (Infraestrutura de Medição Avançada) à base de comportas, onde os dispositivos de comporta configuráveis de forma remota estão equipados para comunicações por Protocolo de Internet (IP) entre os dispositivos de medição de consumo e uma instalação central de serviço público. Assim, as comunicações entre o dispositivo de comporta e a instalação central podem ser feitas por comunicações cabeadas ou sem fio e podem incluir difusão de informações de configuração a partir da instalação para dispositivos de comporta selecionados.

[0017] Conforme o exposto acima, e levando em conta os dispositivos, equipamentos ou sistemas relacionados à gestão da medição dos serviços públicos existentes no estado da técnica, se apresenta um problema relativo ao fato de que as soluções de medição existentes atualmente no mercado não são interoperáveis no que diz respeito à gestão de diferentes marcas de medidores, e tampouco têm a capacidade de gerenciar outros medidores através de meios de comunicação diferentes daqueles de sua própria marca, o que implica que existe um software de gestão, um concentrador e medidores para cada marca que se queira utilizar, o que por sua vez leva a que se uma empresa de serviços públicos quer ter mais de uma marca de medidores em sistemas AMI (Infraestrutura de Medição Avançada, e em inglês Advanced Metering Infrastructure) deve ter igual número de marcas de concentradores e, portanto, igual número de softwares, o que dificulta a operação devido a que a informação será proveniente de muitas fontes e cada uma com seu próprio formato, adicionalmente, se aumentam os custos, pois ao não poder os concentradores de uma marca, ter a capacidade de ler os medidores de outra marca, se multiplica a quantidade de inventário de diferentes equipes com as quais se deve contar para poder manter um nível de resposta adequado com os clientes diante de falhas nos equipamentos de medição de qualquer das marcas.

[0018] Finalmente, os sistemas de medição de energia inteligentes são diferentes dos sistemas inteligentes de medição de água e também dos de gás, isto é, que não se apresentam integrados, o que representa que a empresa deve ter disponibilidade de mais softwares, mais inventário, mais fontes de informação, mais custos, etc.

[0019] Deste modo, um especialista na área pode ver claramente que há uma necessidade de projetar e implementar um dispositivo, equipamento ou sistema que permita prover um concentrador de dados que por sua vez permita realiza a leitura de diferentes protocolos de comunicação, tais como aqueles empregados pelas diferentes marcas de medidores, que podem ser embarcados no equipamento e adicionalmente, que possua múltiplos módulos de comunicação, os quais pretendem prover diferentes alternativas às ESP.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0020] A presente invenção é dirigida para um dispositivo que corresponde a um concentrador modular, o qual permite fazer a conexão entre medidores de serviços públicos, tais como água, energia ou gás, e uma estação central de gestão e controle dos ditos serviços, esta estando localizada na Empresa de Serviços Públicos (ESP), como tal, onde o dispositivo é composto principalmente de um módulo de processamento principal e uma pluralidade de módulos de expansão que se conectam de forma serial com o módulo de processamento principal, onde cada módulo de expansão corresponde a um módulo de comunicação com um protocolo definido, isto com a finalidade de obter um único dispositivo que seja capaz de realizar a comunicação entre diferentes medidores de serviços públicos (independente de sua marca e protocolo de comunicação) e a estação central onde se encontra o software de gestão na ESP.

[0021] Deste modo, o dispositivo da invenção apresenta elementos que permitem o funcionamento adequado da unidade ou módulo de processamento principal, dentre os quais se encontram um processador, uma série de memórias, uma bateria para autonomia, e elementos de comunicação que permitem efetuar comunicação sem fio ou com fios com a estação central da ESP.

[0022] Adicionalmente, a presente invenção diz respeito a um processo para a coleta das medições dos múltiplos medidores de serviços, as quais são administradas e armazenadas no dispositivo concentrador divulgado aqui, para serem posteriormente entregues, em um único formato, ao software de gestão e operação localizado na ESP.

[0023] Além disso, o dispositivo concentrador modular pode ser usado para realizar a leitura de diferentes protocolos de comunicação, de modo que se possam obter dados de diferentes medidores de serviços.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] A presente invenção pode ser entendida de modo mais claro a partir das seguintes figuras onde são representados os componentes associados ao presente dispositivo, assim como os elementos de novidade em relação ao estado da técnica, onde, as figuras não pretendem limitar o alcance da invenção, o qual é dado unicamente pela reivindicações anexas, onde:

[0025] A Figura 1 corresponde a um diagrama geral em blocos do dispositivo modular da presente invenção, onde se incluem, de forma exemplar, três módulos adicionais de comunicação, com diferentes tecnologias ou protocolos.

[0026] A Figura 2 corresponde a um esquema geral de um sistema de medição para uma ESP usando o dispositivo modular (concentrador) da presente invenção, onde se representam os diferentes medidores com distintas marcas, o concentrador, o software de gestão e a Empresa de Serviços Públicos.

[0027] A Figura 3 corresponde a um esquema geral de uma modalidade alternativa adicional de um sistema de medição para uma ESP usando o dispositivo modular (concentrador) da presente invenção, onde se incluem elementos adicionais para incluir a Internet das Coisas (IoT), assim como sinais adicionais para monitoramento mais amplo e gestão do concentrador a partir do servidor ou cliente final remoto.

[0028] A Figura 4 corresponde a um diagrama de fluxo que explica de forma detalhada os passos que se devem efetuar para realizar o processo da presente invenção no dispositivo modular concentrador definido anteriormente na Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0029] A fim de que um especialista na área compreenda melhor o alcance e o espírito da presente invenção, a seguir serão definidos alguns termos utilizados ao longo do presente documento.

[0030] Tal como usado no presente relatório, o termo “Não Interoperabilidade” em sistemas de medição se refere à condição de não poder administrar diferentes marcas de medidores em uma única solução através de um único software de gestão.

[0031] Tal como usado no presente relatório, o termo “ESP” ou “Empresa de Serviços Públicos” se refere a uma empresa que presta uma pluralidade de serviços públicos a uma comunidade, onde dita empresa pode ser prestadora do serviço de energia, água, gás ou outros, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0032] Tal como usado no presente relatório, o termo “AMI” ou “Infraestrutura de Medição Avançada” se refere a um sistema padrão internacional que permite realizar a medição, coleta e análise dos dados de um serviço público, e estão associados e interagem com medidores inteligentes de algum serviço público, tal como energia, água ou gás.

[0033] Assim, a presente invenção define um dispositivo modular que corresponde a um concentrador de dados par sistemas de medição de serviços públicos, o qual conta com uma seção (1) principal e uma série de módulos (2) de expansão que dependem diretamente do tipo de comunicação que irá ocorrer com cada marca diferente de medidor de serviço público, onde o serviço público a medir pode ser energia, água ou gás, ou uma combinação dos mesmos.

[0034] Neste sentido, o dispositivo modular da presente invenção se compõe principalmente dos seguintes componentes ou partes: o Uma unidade de processamento ou módulo (1) principal composto por: o Uma memória (11), tal como uma memória RAM; o Uma memória (12) flash embarcada tal como uma memória eMMC; o Uma memória (13) externa de preferência do tipo microSD; o Um processador (14); o Um módulo (15) de comunicação a cabo de preferência do tipo Ethernet; o Um módulo (16) de comunicação sem fio, de preferência do tipo Wi-Fi; o Uma bateria (17), de preferência do tipo recarregável, como as de lítio, que pode fornecer uma voltagem entre 0 e 5V, de preferência 3,7V, a fim de cumprir com o protocolo de último suspiro, o qual cria o registro de eventos pertinentes e segue um processo de encerramento seguro para cuidar da memória do dispositivo e não alterar nem corromper os dados armazenados; o Uma interface de reinício, como um botão de RESET, o qual pode ser ativado de forma manual no caso de mau funcionamento que não se possa corrigir de forma remota; o Um par de portas (18) de comunicação serial como RS-485, onde é possível conectar, a cada uma das ditas portas de comunicação, até 31 medidores de serviço público para a leitura correspondente;

o Um sensor (19) de abertura do dispositivo, o qual é utilizado para a detecção de intrusos ou para o registro de eventos de manutenção do contêiner do dispositivo concentrador; o Uma porta (10) de alimentação elétrica externa ao dispositivo para evitar problemas de aquecimento ou de geração de ruído eletromagnético que possa criar conflitos no processo de comunicação com os medidores, onde dita alimentação corresponde a uma fonte de 12V, 3A; o Elementos (100) indicadores de funcionamento, de preferência uma série de Diodos Emissores de Luz (LED) que servem por sua vez como retroalimentação com o usuário, dentro dos quais se encontra um LED de estado, o qual se acende em diferentes cores (vermelho, azul e verde) dependendo de como se encontre o modo de operação do mesmo (falha/fraude, manutenção, normal); LEDs que mostram o funcionamento dos módulos de expansão e os métodos de comunicação; o Uma porta (101) de conexão com módulos (2) de expansão, a qual permite conectar múltiplos módulos (2) de expansão ao módulo (1) principal com a finalidade de obter diferentes funcionalidades ou tipos de comunicação que não são absolutamente necessários para o correto funcionamento do processo de leitura de medidores elétricos, onde dita porta de conexão além disso permite comunicações seriais ou 12C com diferentes periféricos, junto com o envio de sinais digitais para programação ou configuração do módulo conectado; o Uma pluralidade de módulos (2) de expansão, conectados ao módulo (1) principal por meio da conexão (101) com módulos de expansão onde cada um dentre a pluralidade de módulos (2) de expansão conta com elementos (21) de visualização de estado, preferivelmente LEDs, os quais unicamente permitem mostrar o estado de funcionamento do módulo, e onde cada módulo (2) de expansão permite realizar comunicações com medidores de serviços públicos por meio de diferentes protocolos, tais como módulos GPRS, 3G, ZigBee, XBee, dentre outros.

[0035] Deste modo, tal como ilustrado na Figura 1, o dispositivo da presente invenção corresponde a um equipamento completamente modular, o qual conta com um módulo (1) principal onde se encontram os componentes mais importantes e que permitem conexão com o centro de controle remoto, para onde são levadas as bases de dados, onde se encontra o software de gestão de serviços públicos e onde se encontram embarcados os protocolos de comunicação de cada uma das diferentes marcas integradas de medidores, onde a dito módulo (1) principal se conectam módulos adicionais ou de expansão (2), dependendo da marca e da tecnologia utilizada por cada medidor de serviço público (como energia, água ou gás), para assim poder estabelecer uma única conexão entre os diferentes medidores e o centro de controle da ESP.

[0036] Neste caso, com relação à Figura 2, a mesma ilustra a estrutura geral de um sistema de comunicações e gestão de serviços públicos de uma ESP, o qual inclui um dispositivo modular concentrador, o mesmo sendo mostrado na parte central da figura e que corresponde ao elemento que permite fazer a união de comunicações entre cada um dos medidores (de diferentes marcas e/ou de um serviço público diferente) e o sistema de cômputo que conta com o software de gestão de serviços públicos na ESP (mostrada no lado direito da Figura), onde se pode ver claramente que neste exemplo se apresentam três marcas diferentes de medidores (A,B,C), cada uma com um protocolo de comunicação diferente, onde cada medidor (de A, B ou C) se conecta com o dispositivo concentrador da presente invenção e este último finalmente se conecta de forma direta com o sistema de cômputo que conta com o software de gestão de serviços públicos, o que corresponde a uma vantagem considerável para a ESP, já que não deve contar com inventário para comunicações de diferentes medidores, enquanto não requer dispositivos múltiplos de conexão nem múltiplos softwares de gestão, tal como indicado anteriormente no presente relatório.

[0037] Por outro lado, a administração do dispositivo modular concentrador junto com seus periféricos e os medidores que estejam associados se realiza através de um aplicativo web que permite a configuração de todos os parâmetros do mesmo. O aplicativo web conta com diferentes seções, tais como administração (papéis, políticas, usuários, País, Município/Estado, Cidade, Empresa), configuração (Servidores, Subestações, Circuitos, Transformadores, Caixas, Concentradores, Medidores, Clientes), processos (Leitura sob demanda, Suspensão/Reconexão, Limite de Corrente, Programação de Manutenção, Back-up, Carga de Dados, Atualização de Firmware, Atualização de Sistema) e consultas (Leituras, Registro de eventos, Alarmes, Erros, Registro).

[0038] Em relação às vantagens operacionais da presente invenção, as mesmas se apresentam e se baseiam no fato de que ao ter um único software de gestão, fica garantido que toda a informação se encontre em uma mesma base de dados sem necessidade de fazer manobras de conversão de formato, o que no dia a dia de uma empresa de serviços públicos (ESP) agiliza o processo de gestão de dados e elimina os erros humanos que frequentemente se apresentam quando se deve manipular informação de fontes distintas. Sob o aspecto econômico, os benefícios são muito importantes, já que ao contrário do que se apresenta atualmente, quando se deve ter inventário das diferentes marcas de medidores, dado que uma marca não é compatível ou não se entende com a outra (como indicado anteriormente), com o dispositivo concentrador de dados modular e interoperável para sistemas de medição AMI da presente invenção não é requerido ter o inventário de medidores de cada uma das marcas utilizadas, já que o dispositivo concentrador tem capacidade de ler qualquer marca que esteja integrada a seu sistema. Adicionalmente, os tempos de resposta das equipes em terreno se reduzem, já que com qualquer medidor que esteja disponível, poderão atender a um inconveniente que lhes seja apresentado.

[0039] Finalmente, uma vantagem e benefício adicional e muito importante é que à medida que se tornem necessárias novas marcas de medidores, com novas funcionalidades, estas podem ir se integrando, inclusive nos concentradores já instalados, pois com uma atualização de firmware de maneira remota, se poderão atualizar os dispositivos concentradores que se encontram instalados em um sistema completo de controle e gestão de serviços públicos.

[0040] Em uma modalidade alternativa, o dispositivo da presente invenção pode ser acoplado a um sistema ou uma rede de internet com a finalidade de ser usado na assim chamada Internet das Coisas (IoT) e desta forma é possível associar o dispositivo concentrador com outros eletrodomésticos ou equipamentos que podem se encontrar no interior de um local (que seja uma residência ou comercial) e assim ter o controle ou medição sobre os mesmos, criando uma rede completa de monitoramento.

[0041] Do mesmo modo, o dispositivo da presente invenção também pode incluir de forma adicional ou alternativa, um dispositivo de sinais adicionais, com a finalidade de ter um controle e monitoramento mais amplo, onde ditos sinais podem ser selecionados dentre o grupo que consiste, sem limitação, de temperatura, umidade, radiação solar, etc.

[0042] Adicionalmente, a presente invenção também fornece um processo para administrar os dados recebidos no dispositivo concentrador a partir de uma pluralidade de medidores de serviços (energia, água ou gás), independente de seu protocolo de comunicação e/ou sua marca, tal como ilustrado na Figura 3, a fim de definir as funções do dispositivo concentrador, como definido anteriormente, e o cumprimento das demandas do sistema requeridas pelo usuário final, isto é, a Empresa de Serviços Públicos, onde ditos processos são explicados detalhadamente a seguir conforme ilustrado nos diagramas de fluxo, com ênfase nos aspectos de maior destaque e de maior impacto sobre a múltipla leitura e interpretação de diversas marcas de medidores, o qual é o objetivo principal da presente invenção.

[0043] Deste modo, o processo da presente invenção, tal como definido e ilustrado na Figura 4, é um ciclo infinito continuamente em execução outorgando a disponibilidade das funcionalidades do equipamento ou dispositivo 24/7 horas/dias, onde a implementação e execução deste processo torna viável a solução apresentada como alternativa no presente documento.

[0044] Deste modo, o processo principal ilustrado na Figura 4 inicia com a leitura dos parâmetros em uma base de dados, onde ditos parâmetros obedecem às configurações do sistema e oferecem as características necessárias para a execução adequada do processo no dispositivo da invenção outorgando a possibilidade de avaliar a disponibilidade do concentrador, estabelecimento de tempos de limpeza de informação, avaliação e fixação de datas, horas de modo adequado, como pré-estabelecimento de tempos de relatórios de leitura configurados com anterioridade ao início do sistema na base de dados, entre outras características, onde ditas características são editáveis dependendo das necessidades requeridas.

[0045] Logo, o processo compreende efetuar a comparação de tempo atual com os parâmetros das rotinas avaliando se a hora atual é múltipla das horas em que foi pré-estabelecido executar as diferentes rotinas; com base no resultado obtido se efetua ou não a execução das rotinas estabelecidas.

[0046] Além disso, há uma rotina de limpeza cujo objetivo é não armazenar dados sem valor agregado ao sistema, isto é, cujo valor de uso expirou para o qual dado o tempo determinado para que esta rotina entre em funcionamento, se realiza um respaldo (comumente conhecido na técnica da área como backup) da informação disponível no momento enviando dita informação ao servidor configurado no concentrador como principal e realizando seguidamente a exclusão da informação com tempo maior que trinta (30) dias anteriores à data atual, isto obedece às configurações iniciais realizadas no concentrador. Assim, ao haver terminado estes passos do processo ou tarefas, se dá por terminada a rotina de limpeza e se retorna ao ciclo principal.

[0047] Por outro lado, há uma rotina de tempo de itinerância ou Heartbeat que desempenha uma tarefa simples porém importantíssima: é a de realizar um relatório de funcionamento a partir do concentrador para o servidor com o objetivo principal de que o servidor (usuário a quem se presta o serviço) gere um alerta diante do caso de não recepção de um relatório por parte do concentrador que se esperava em um tempo configurado. Isto permite, de forma administrativa, observar, avaliar e atender perdas de conexão de maneira oportuna, geração de alertas diante da necessidade de conexão constante e casos de usuários tais como o relatório interrompido de leituras em medidores até os provedores do serviço fornecido (Energia, Gás, Água).

[0048] Do mesmo modo, existem rotinas relacionadas ao tempo de informe da informação horária ou de informe de leitura de medições, onde ditas rotinas têm como objetivo a seleção de dados não relatados aos servidores, a seleção dos servidores objeto de dita informação e subsequente envio dos dados; evitando o enfileiramento da informação e a possível perda dos mesmos, para o qual se desenvolvem funções tais que permitem ao concentrador saber a quais servidores foram entregues informações de forma adequada, em quais casos se apresentam dificuldades e eventualmente realizar as tentativas de reenvio aos servidores de interesse.

[0049] A seguir serão explicadas as rotinas do processo da presente invenção que contêm considerações de vital importância que permitem a multidisciplinaridade quanto à interpretação de medidores de diversas marcas e versões no mercado no dispositivo previamente definido, onde o primeiro caso é o de uma rotina de estado do sistema, com a qual se avalia o informe horário nos medidores de interesse, e no segundo caso é uma rotina de leitura periódica através da qual se realiza a obtenção das diversas medidas oferecidas pelo medidor em questão, onde ditas rotinas são similares em funcionalidade mas o resultado final obtido difere e ele se deve à interpretação das estratégias necessárias para a comunicação com o medidor em questão, isto é, a chave principal pela qual se podem realizar múltiplas leituras em diferentes medidores, os quais têm pouco ou nada em comum.

[0050] Neste sentido, as duas rotinas definidas anteriormente cumprem as tarefas de listar os medidores disponíveis realizando um chamado à base de dados, onde a disponibilidade destes medidores está sendo avaliada com certa periodicidade, em seguida é realizada uma seleção daqueles que responderam adequadamente, o meio de comunicação desejado é selecionado fixando os parâmetros de conexão pré-estabelecidos ao criar cada medidor na base de dados e seguidamente são realizadas, para o caso da rotina de leitura periódica, todas as leituras requeridas do medidor e se organizam em pacotes de informação que são enviados ao servidor e interpretados.

É importante esclarecer que o envio de informação (diferentes energias) se realiza de forma cifrada; no caso de estado do sistema é realizada uma leitura com o objetivo de diagnosticar o estado do medidor e atualizar dito estado na base de dados.

Claims (8)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo modular concentrador de dados para sistemas de medição de serviços, o qual é interoperável, caracterizado por comprender: • uma unidade de processamento ou módulo (1) principal que controla a operação do dispositivo e se comunica com cabos ou sem fio com o dispositivo remoto de gestão e controle da ESP; • módulos (2) de expansão conectados de forma serial ao módulo principal por meio de uma conexão (101) com módulos de expansão onde cada módulo (2) de expansão se conecta com um tipo de medidor de serviço dependendo do protocolo do mesmo.

2. Dispositivo modular conforme a reivindicação 1, caracterizado por a unidade de procesamento módulo (1) principal ser composta por: o uma memória (11); o uma memória flash (12) embarcada; o uma memória (13) externa; o um processador (14); o um módulo (15) de comunicação cabeada; o um módulo (16) de comunicação sem fio; o uma bateria (17); o uma interface de reinício, como um botão de RESET; o portas (18) de comunicação serial; o um conector (19) para sensor de abertura de caixa que contém medidores; o uma porta (10) de alimentação elétrica externa ao dispositivo; e o elementos (100) indicadores de funcionamento.

3. Dispositivo modular conforme a reivindicação 2, caracterizado por a memória (11) ser RAM, a memória (12) flash embarcada ser de tipo eMMC, e a memória externa (13) ser de tipo microSD.

4. Dispositivo modular conforme a reivindicação 2, caracterizado por a comunicação do módulo (1) principal ser sem fio do tipo Wi-Fi, ou cabeada tipo Ethernet.

5. Dispositivo modular conforme a reivindicação 1, caracterizado por cada um dos módulos (2) de expansão contar com elementos (21) de visualização de estado.

6. Dispositivo modular conforme a reivindicação 1 ou 5, caracterizado por cada módulo (2) de expansão ser selecionado dentre o grupo de módulos de comunicações com servidores de protocolos GPRS, 3G, 4G, módulos de comunicação com outros concentradores de protocolos ZigBee, e módulos de comunicação con medidores de protocolos XBee, PLC, LoRa, 6LowPAN.

7. Processo para a gestão dos dados enviados por medidores de serviços públicos em um dispositivo concentrador, caracterizado por comprender as etapas de: a) ler os parâmetros de tempo de rotinas do dispositivo concentrador em uma base de dados; b) comparar a hora atual do sistema com os tempos atuais dos parâmetros lidos das rotinas a executar; c) se for atendido um tempo de lectura periódica, listar os medidores, selecionar o tipo de medidor, selecionar o meio de comunicação, e realizar o processo de leitura de perfil do medidor; d) no caso de não atender o tempo de leitura pré-definido, revisar se é atendido o tempo de estado do sistema;

e) se for atendido o tempo de estado do sistema, listar os medidores, selecionar o tipo de medidor, selecionar o meio de comunicação, e realizar o processo de leitura de estado do relé do medidor; f) se for atendido o tempo de itinerância, enviar um estado do dispositivo concentrador ao servidor; g) se for atendido o tempo de limpeza, realizar um respaldo dos dados no concentrador, e eliminar os dados antigos; h) se for atendido o tempo de relatório, selecionar os dados sem enviar, listar os servidores que recebem dados, e enviar os dados aos servidores; i) se for atendido o tempo de estado do sistema, listar os medidores, selecionar o tipo de medidor, selecionar o meio de comunicação, e realizar a leitura horária do medidor.

8. Uso do dispositivo concentrador modular para realizar a leitura de medidores mediante a utilização e interpretação de protocolos de comunicação.