ES2332345B1 - Sistema de monitorizacion y control de procesos basado en telefono movil. - Google Patents
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Abstract
Sistema de monitorización y control de procesos
basado en teléfono móvil.
Sistema Modular de Monitorización y Control de
Procesos cuyas plataformas de computación y comunicación con
usuarios, sensores y actuadores, están implementadas en varios
microcontroladores trabajando en red inalámbrica (figura nº1):
Teléfono Móvil Servidor (1), Teléfono Móvil Cliente (7),
Microcontroladores programables de Módulos Sensor/Actuador
(2-6) y Computador de activación remoto (8).
El sistema es configurable por el usuario desde
el móvil servidor.
Las señales de sensores/actuadores llegan/salen
por cable a/de los módulos 2-6 que las tratan según
los lazos de control seleccionados.
Los sensores/actuadores se asocian por software
formando lazos virtuales.
Los módulos admiten varios tipos de sensores:
analógicos/digitales, continuos/discretos, de tensión/intensidad,
contacto libre de tensión y detección de tensión 220 V.
Disponen de sistemas de reconocimiento de
señales activas y de ajuste de medida de sensores analógicos.
La salida a actuadores en el prototipo realizado
es un contacto libre de tensión.
El sistema de activación remota permite
activar/desactivar los módulos desde el Computador de fábrica.
Description
Sistema de monitorización y control de procesos
basado en teléfono móvil.
Se trata de un sistema modular de monitorización
y control de procesos implementado por computador cuya plataforma
principal de computación y comunicación con usuario, sensores y
actuadores es un teléfono móvil situado en el recinto donde se
ubican los procesos a controlar, móvil que denominaremos
"servidor".
La señal de valor de las variables a controlar
proveniente de los sensores, llega por cable al módulo
sensor/actuador que la transmite vía inalámbrica hasta el teléfono
móvil servidor en el que se trata y analiza.
En caso de alarma el teléfono móvil servidor
transmite la información a uno o varios teléfonos móviles remotos
("clientes"), desde los cuales el usuario puede evaluarla y
transmitir la orden de actuación al móvil local.
Dicha orden de actuación será transmitida
inalámbricamente por el móvil local a los módulos sensor/actuador
desde los cuales llega por cable a los actuadores finales de
control.
Además de este proceso manual, existe la
posibilidad de configurar el sistema para implantar una acción de
control automática en bucle cerrado, en el cual la señal de los
sensores se trata en lo que denominamos módulo sensor/actuador,
-módulo que dispone de inteligencia propia soportada en un
Microcontrolador o FPGA incorporado, gracias a la cual la acción de
control se envía directamente a los actuadores.
Esta acción de control automática no anula el
proceso de información al cliente remoto, quien puede, en caso de
que así se configure, realizar una acción manual con prioridad
sobre la automática.
También existe la posibilidad de implantar -sin
que sea precisa la existencia de alarma previa- actuaciones de
monitorización y control en el recinto donde se encuentran los
procesos, mediante órdenes manuales transmitidas desde situaciones
remotas por el móvil cliente.
Algunas de estas capacidades posiblemente
existan ya en el mercado, sin embargo nuestro sistema aporta
novedades de concepto y diseño que creemos son importantes para
considerar al producto como diferente y ventajoso frente a la
competencia.
Esto podrá apreciarse cuando se describan más
adelante las características de nuestro sistema.
El diagrama donde se muestra la arquitectura
hardware del sistema (particularizado para el prototipo que estamos
realizando) es el de Fig. 1. Arquitectura hardware del sistema.
La función del módulo "repetidor" es
meramente posibilitar la comunicación inalámbrica a mayores
distancias.
Actualmente se ha realizado un prototipo de este
sistema de monitorización y control basado en algunas tecnologías
específicas como son:
Comunicación inalámbrica Bluetooth^{TM} en el
ámbito local y GSM/GPRS en el ámbito remoto, así como programación
de los móviles con el lenguaje Java2Micro Edition^{TM}, pero la
invención puede materializarse con otras tecnologías diferentes como
pueden ser Zigbee^{TM}, Wibree^{TM}, CDMA^{TM}, etc. sin que
pueda hablarse de un sistema esencialmente diferente, por lo tanto
prevemos reivindicar el concepto y definición del sistema más que
el uso de unas tecnologías específicas.
Aunque a lo largo de esta memoria se hace
referencia a veces a las tecnologías que usaremos para el
prototipo, en realidad debe entenderse que lo importante no son
dichas tecnologías sino el diseño y características del sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
La aportación novedosa del proyecto creemos es
al menos la siguiente:
1. Concepción y diseño de un sistema de control
de procesos, que utiliza un teléfono móvil junto con unos
dispositivos electrónicos de diseño propio -que denominamos
"módulos sensor/actuador"como plataforma de computación y
comunicación.
Tal teléfono móvil trabajando conjuntamente con
los módulos posibilitan una monitorización y control automático y/o
manual remoto de los procesos, según se configure el sistema.
Éste sistema, por su novedosa concepción, tiene
ventajas competitivas de precio y prestaciones, principalmente en
el sector de la domótica, sobre otras soluciones ya existentes.
2. Diseño de un dispositivo electrónico que
denominamos módulo sensor/actuador cuyas funciones y
características son:
- \bullet
- servir de Interfase única entre los sensores y actuadores de los procesos (que pueden ser de distintos tipos y proveedores, sin modificación del sistema), y los componentes lógicos de tratamiento de las señales dispuestos en los módulos (Microcontrolador ó FPGA).Este componente será capaz de reconocer el tipo de sensor que se conecta a sus bornas (de variable discreta ó continua), las bornas a las que está conectado, si la entrada de señal está sufriendo cambios o no, etc. (Sistema de reconocimiento automático de variables y conexiones activas). Esta capacidad de reconocimiento es esencial para dotar de modularidad y facilidad de configuración y uso al sistema, características esenciales de la invención, puesto que ésta se dirige principalmente al mercado de consumo.
- El usuario deberá así preocuparse simplemente de conectar el sensor a las bornas del módulo, sin preocuparse de si la señal es continua o discreta, de tensión o intensidad, etc.
- La combinación del programa de control J2ME dispuesto en los móviles y el hardware-firmware de los módulos permite una configuración del sistema adaptable a cualquier instalación que el usuario desee montar (dentro de los parámetros máximos del sistema), manteniendo una facilidad de uso que lo hace asequible a personas sin especial preparación técnica.
- Es por esto que llamamos al sistema "modular", la creación de un sistema de monitorización y control consistirá simplemente en ir añadiendo componentes, que pueden ser de fabricantes variados (módulos), y que deberán poderse conectar a la interfase única, y después realizar una sencilla configuración del sistema, todo ello gracias a que el diseño procura que la "inteligencia" del proceso la aporte el sistema y no el usuario.
- Este sistema es esencial para conseguir nuestro objetivo de que el mercado potencial de la invención sea no sólo el de los instaladores técnicos o empresas de comercialización, sino también cualquier usuario final del sistema, sin que, como se ha indicado, deba por fuerza ser un experto técnico.
- \bullet
- Analizar y tratar las señales de los sensores así como calcular y enviar a los actuadores, las acciones de control, automática o manualmente según se haya configurado.
- En caso de que las señales deban tratarse por el programa de control situado en el móvil servidor (control manual), deberán transmitirse vía inalámbrica (a través de redes de comunicación gratuitas Bluetooth^{TM}, Zigbee^{TM}, Wibree^{TM}, etc.) a dicho móvil y desde él (vía red pública de comunicación GSM/GPRS, CDMA, etc.) transmitir la información (datos, ficheros de audio, vídeo, etc) al móvil cliente del que dispone el usuario remoto, para que éste seleccione y envíe manualmente la acción de control que llegará al actuador recorriendo el camino inverso.
- En caso de que se trate de un control automático, éste será implantado por el hardware y firmware del módulo sensor/actuador, donde se alojará el algoritmo de control, aunque pueda ser configurado remotamente desde los móviles.
- \bullet
- Alojar en firmware un algoritmo de seguridad que –en conjunción con el sistema existente en el computador de fabricación dispuesto en nuestras instalaciones- permite activar remotamente el sistema de control (Sistema de activación remota), de forma que se dificulta la posibilidad de fraude o impago del producto.
- \bullet
- Mantener en memoria persistente los valores históricos de las variables del sistema y otros datos de interés.
\newpage
Figura nº 1 - Arquitectura hardware de una
posible materialización del sistema sobre el cual se desarrolla la
invención.
Descripción Figura 1
\newpage
Figura Nº 2 - Diagrama de funcionamiento del
sistema de supervisión y control de procesos basado en teléfono
móvil
Descripción de la Figura Nº 2
Figura Nº 3 - Capas del MIDP y CLDC (Java 2
Micro Edition^{TM} runtime environment)
Figura Nº 4 - Ejemplo de una posible Scatternet
con 2 piconets Bluetooth^{TM}
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Figura Nº 5 - Diagrama de bloques del Módulo
Sensor/Actuador
Descripción Figura 5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Figura nº 6 Diagrama de bloques del Módulo
Repetidor
Descripción Figura 6
\vskip1.000000\baselineskip
Figura nº 7 - Códigos y Algoritmos de Activación
del Sistema
Figura nº 8 - Interfaz de usuario 0
Figura nº 9 - Interfaz de usuario 1
Figura nº 10 - Panel de Login o Seguridad de
Acceso-Interfaz 2
Figura nº 11 - Panel de Selección de la
Aplicación-Interfaz 3
Figura nº 12 - Panel de Menú básico Aplicación
Servidor-Interfaz 4.1
Figura nº 13 - Panel de Menú básico Aplicación
Cliente-Interfaz 4.2
Figura nº 14 - Menú
básico-Aplicación
Demostración-Interfaz 4.3
Figura nº 15 - Panel de Configuración del
Servidor-Interfaz 5.
Figura nº 16 - Panel de sensores
Figura nº 17 - Panel Informe de Estado del
Sistema-Interfaz 6.
Figura nº 18 - Panel de
Mando-Interfaz 7.
Figura nº 19 - Panel Histórico de
incidencias-Interfaz 8.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Figura nº 20 - Diagrama funcional del sistema de
activación/desactivación
Descripción Figura 20
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Figura nº 21 - Funcionamiento del sistema de
supervisión y control de procesos basado en teléfono móvil.
Diagrama de control por eventos
Descripción Figura Nº 21
\vskip1.000000\baselineskip
Figura Nº 22 - Árbol de navegación del
sistema
Descripción de la Figura Nº 22
\vskip1.000000\baselineskip
La descripción que sigue se particulariza para
el sistema cuyo prototipo estamos realizando pero no se pretende
limitar la invención a las tecnologías que estamos usando
(Bluetooth^{TM}, Java 2 Microedition^{TM}, etc) sino que el
sistema podrá implantarse mediante cualquier tecnología del mercado
que aporte las características necesarias (tecnologías de
comunicación en el ámbito cercano: Bluetooth, Zigbee, Wibree, etc o
en el ámbito lejano: GSM/GPRS, CDMA, etc., lenguajes de
programación J2ME, Windows CE, Sistema operativo Symbian u otros,
etc.).
Se trata de realizar un sistema que lleve a cabo
la supervisión y control de los procesos existentes en un área o
recinto (Hogar, Oficina, Comercio,Vehículo, etc.) que pueda ser
monitorizado y controlado local y remotamente, utilizando un
teléfono móvil local (que denominaremos móvil servidor) situado
permanentemente en el recinto a monitorizar, que debe tener
cobertura de red móvil, y uno o varios teléfonos móviles remotos
(móviles cliente) situados en cualquier lugar donde exista asimismo
cobertura de red móvil.
El teléfono móvil servidor trabaja en conjunción
con lo que denominamos módulos sensor/actuador y módulo repetidor,
que son dispositivos inteligentes que realizan funciones de:
- \bullet
- Adquisición y tratamiento de señales de sensores
- \bullet
- Envío de órdenes de actuación a los elementos finales de control
- \bullet
- Funciones de lógica y seguridad
- \bullet
- Comunicaciones inalámbricas con el móvil servidor
Las funciones a realizar por ambos tipos de
móvil son distintas, por lo tanto la aplicación software a
desarrollar e instalar en ambos diferencia -mediante menú- ambos
tipos de móvil. El menú tiene también una tercera opción
"demostración" que como su nombre indica sirva para demostrar
con fines de marketing las potencialidades del sistema.
El móvil servidor se encarga de:
- \bullet
- Servir de plataforma de computación en tiempo real del sistema de supervisión y control (en el prototipo un ejemplo de control domótico).
- \bullet
- Proporcionar al usuario la interfaz operativa para realizar la configuración del sistema según sus necesidades en cuanto a:
- \medcirc
- Sensores y actuadores presentes en su red (tipo y cantidad)
- \medcirc
- Idioma usado en la interfaz
- \medcirc
- Iconos
- \medcirc
- etc
- \bullet
- Organizar el tráfico de información en la red Bluetooth que comparte con los Módulos Sensor/Actuador y Repetidor.
- \bullet
- Recibir vía Bluetooth la información de los sensores y enviar por la misma vía las órdenes de actuación a los actuadores (elementos finales de control).
- \bullet
- Comunicarse vía GPRS con los móviles remotos recibiendo de ellos órdenes remotas de actuación y enviándoles informes del estado del sistema.
- \bullet
- Obtener fotos, videoclips, sonidos, etc. a requerimiento del programa de supervisión y control, enviándolos posteriormente a los teléfonos remotos.
- \bullet
- Reproducir ficheros de sonido también a requerimiento de dicho programa.
Y en general realizar las funciones principales
de la aplicación.
Los mensajes y comandos recibidos por el móvil
servidor serán procesados por orden de llegada, aunque respetando
un orden preestablecido por programa de prioridad para algunas
alarmas relacionadas con la seguridad técnica y anti intrusismo.
El/los móvil/es cliente/s (de acuerdo con una
jerarquía preestablecida en la configuración) se encargan de:
- \bullet
- Recibir y enviar mensajes y comandos desde/hacia el móvil servidor, vía, MMS ó GPRS.
- \bullet
- Proporcionar al usuario remoto la interfaz operativa que le permita configurar, recibir y enviar dichos mensajes y comandos.
- \bullet
- Servir de plataforma de computación para implementar la lógica del sistema en el lado cliente.
Además de las aplicaciones Servidor y Cliente,
existe una aplicación de Demostración cuya funcionalidad es la
siguiente:
- \bullet
- Se simulará la actuación de sensores y actuadores presionando algunas teclas (a definir) del móvil servidor o cliente.
- Y asimismo se simularán las interfaces de usuario y resto de comportamientos del modo operativo real para obtener un efecto demostración de la potencialidad del sistema, intuitivo y fácilmente comprensible por cualquier usuario no técnico, a la vez que se facilita la comercialización.
Los teléfonos móviles deberán tener capacidad de
comunicación local vía Bluetooth (para: comunicación con los
sensores y actuadores, carga del software de la aplicación, puesta
en marcha local del sistema, etc) y remota a través de cualquiera de
los estandares de red existentes en el mundo (GSM, GPRS, CDMA,
etc.) para monitorización y control remoto del recinto y sus
equipamientos.
En la implementación del prototipo, los módulos
de comunicación inalámbrica sensor/actuador y repetidor cumplen la
especificación Bluetooth 2.0 establecida por el The Bluetooth
Special Interest Group (SIG).
El lenguaje de programación utilizado es el
subconjunto de Java específicamente reservado para dispositivos
inalámbricos "Java 2 Micro edition" ya que la máquina virtual
KVM de J2ME, al igual que el stack de comunicaciones Bluetooth,
cargados desde fábrica en muchos móviles, están ampliamente
extendidos en millones de aparatos existentes en el mercado mundial
(Smartphone, Cellphone, PDA, Pagers) configurando así un gran
mercado potencial para el sistema.
El prototipo a desarrollar se limita a aquellos
modelos de dispositivo inalámbrico que soporten las configuraciones
y perfiles establecidos por el "Java Community Process" y las
correspondientes Java Specification Request (JSR):
- \bullet
- CLDC 1.1 (JSR 30: J2ME^{TM} Connected, Limited Device Configuration)
- \bullet
- MIDP 2.0 (JSR 37: Mobile Information Device Profile for the J2ME^{TM} Platform)
Ver figura nº 3 - Capas del MIDP y CLDC
Los módulos de comunicación inalámbrica
sensor/actuador cumplen la especificación Bluetooth 2.0 establecida
por el The Bluetooth Special Interest Group (SIG).
Los módulos Bluetooth están conectados, en el
caso del prototipo desarrollado, en una configuración de red
inalámbrica en forma de piconet o scatternet de 2 piconets ver
figura nº 4 - Ejemplo de una posible scatternet con 2 piconets
Bluetooth^{TM}.
A modo ilustrativo, algunas de las variables y
sistemas a supervisar y controlar en el prototipo ejemplo, son:
- \bullet
- Presencia de intrusos en el recinto.
- \bullet
- Fugas de agua, Inundación.
- \bullet
- Calefacción
- \bullet
- Aire Acondicionado.
- \bullet
- Incendio.
- \bullet
- Luz ambiente
- \bullet
- Humedad
- \bullet
- Sensores de tipo médico portados por usuarios con discapacidad.
- \bullet
- Tensión eléctrica en la red.
- \bullet
- Fugas de gas
- \bullet
- Sistema de vigilancia de electrodomésticos (alta temperatura en congelador, etc).
- \bullet
- Conexión de equipos multimedia.
- \bullet
- Cerradura telecomandada
- \bullet
- Nivel de interferencia electromagnética más alto de la habitual en el recinto
- \bullet
- Etc.
\newpage
Y algunas de las acciones de los elementos
finales de control son:
- \bullet
- Activación/desactivación del móvil servidor para envío de fotos, vídeo y alarmas a los móviles remotos.
- \bullet
- Activación/desactivación de equipos de audio.
- \bullet
- Activación/desactivación de persianas motorizadas.
- \bullet
- Activación/desactivación de alarmas sonoras.
- \bullet
- Activación/desactivación de luces.
- \bullet
- Activación/desactivación de alarmas médicas
- \bullet
- Activación/desactivación de sistemas de riego.
- \bullet
- Activación/desactivación de electrodomésticos
- \bullet
- Activación/desactivación de electroválvulas, relés, contactores, etc que pueden a su vez mandar múltiples sistemas.
- \bullet
- Etc.
Como se ve los sistemas a monitorizar y
controlar pueden ser múltiples y variados. No se pretende que el
sistema de supervisión y control del recinto lleve incorporado
desde fábrica un modo de comportamiento predefinido para cada
circunstancia y cada sistema diferente que pueda existir, sino más
bien que sea el usuario el que personalice:
- \bullet
- Qué tipos de componentes de automatización y control existen en el recinto (y cuantos de cada tipo).
- \bullet
- qué lazos de supervisión y control (sensores, actuadores) estarán operativos en dicho recinto, si se desea control automático o manual, y en caso de control automático cuales son los setpoints, los niveles de alarma, etc.
La arquitectura Hardware del sistema de
supervisión y control es la indicada en la figura 1.
A pesar de la multiplicidad y heterogeneidad de
los sistemas a supervisar, todas las interacciones del móvil con el
exterior se reducen a tres:
- \bullet
- Recepción de información on-off/contínua proveniente de sensores.
- \bullet
- Envío de órdenes de apertura/cierre del contacto de elementos finales de control (bobinas, motores, etc) externos o, variaciones en la intensidad de un circuito electrónico que, de acuerdo con el algoritmo de control preestablecido en el programa (PID), actúa de modo que se restablezca el valor de las variables controladas.
- \bullet
- Activación/desactivación por programa de las funciones internas del móvil servidor:
- (cámara de vídeo, captación de sonido, reproducción de audio pregrabado, etc.) y envío/recepción de la información correspondiente al exterior vía GPRS, etc.
Para ello se ha diseñado un único sistema,
configurable por el usuario, intuitivo y fácil de manejar.
\vskip1.000000\baselineskip
El programa de monitorización y control trabaja
con entradas de tipo discretas (on-off) ó continuas
enviadas por sensores de temperatura, iluminación, humedad, humo,
presencia, etc. o con salidas, también
on-off/contínuas enviadas a actuadores tales como:
motores, bobinas de electroválvulas, bobinas de relés, etc (Para el
prototipo se utilizan sensores y actuadores existentes en el
mercado).
Los sensores y actuadores del sistema del
usuario van cableados a las bornas correspondientes de los
"Módulos Sensor/Actuador" (ver diagrama de bloques fig. 5)
según el orden que desee el usuario, respetando el tipo de bornas de
que se trate. El programa trabaja en modo automático con las
entradas desde sensores y salidas a actuadores, y también, en modo
manual, con comandos enviados desde el móvil cliente remoto vía
SMS/GPRS que podrán activar a voluntad del usuario remoto la
recogida de datos de sensores y la actuación de los elementos
finales de control, la toma de videoclips, reproducción de ficheros
de audio en el móvil servidor, etc,. Los módulos Bluetooth
Sensor/Actuador (como se ve en el diagrama de bloques fig. 5)
constan del chip transmisor-receptor de red
inalámbrica local Bluetooth, de un Interruptor electrónico on/off
incluido en el bloque "Interface Actuador" cuya potencia de
salida sea adecuada a las cargas a conectar/desconectar (en
principio suponer que son de 2 KVA max.) y de un circuito que
permite variar la intensidad en el circuito de salida, de acuerdo
con un algoritmo de control PID.
Disponen asimismo de un chip FPGA ó
MicroControlador+memoria Flash, donde se alojan una aplicación de
seguridad que permite la activación/desactivación remota, impide la
copia ilegal del sistema, etc. y de una aplicación de lógica que
permite:
- \bullet
- la discriminación entre recepción de información de sensores y emisión de órdenes de actuación,
- \bullet
- memorización de eventos,
- \bullet
- configuración de la lógica de control automático (en su caso).
- \bullet
- Sistema de reconocimiento automático de variables y conexiones activas.
- \bullet
- Sistema de activación remota
- \bullet
- Otras actuaciones lógicas que se definan
Un actuador (ó elemento final de control) de
tipo especial es la propia cámara de fotos/registro de audio y
vídeo del terminal móvil servidor (local) que debe ser activada
automáticamente cuando se produzca una alarma de control y, siempre
que se desee, a voluntad del usuario remoto mediante el envío de un
mensaje SMS/GPRS. El videoclip (vídeo y audio) registrado será
enviado vía MMS/GPRS al terminal remoto.
El diseño de estos módulos Bluetooth
sensor/actuador para el prototipo previsto, debe ser físicamente
adaptable al alojamiento standard de que disponen las viviendas para
interruptores de la luz, enchufes, etc y tiene sistemas de
aireación, fijación mecánica y conexión adecuados así como el resto
de elementos mostrados en los diagramas de bloques.
\vskip1.000000\baselineskip
La función del "Módulo Repetidor Bluetooth"
se limita a reenviar sin modificaciones la información recibida
desde el móvil servidor (alcance máximo 10 metros) hacia los
módulos Sensor/Actuador existentes a mayores distancias (100
metros), así como reenviar hacia tal móvil la información recibida
desde dichos módulos (por estar situados a más de 10 metros del
mismo o tener obstáculos interpuestos que amortigüen la señal de
radio).
Así pues la única función del módulo Repetidor
Bluetooth es permitir conseguir las potencias y distancias de
transmisión requeridas por el sistema.
Por lo tanto los bloques constituyentes de este
módulo son los mismos que los del Sensor/Actuador salvo las
entradas y salidas cableadas.
El diseño de este módulo Repetidor Bluetooth
deberá también ser físicamente adaptable al alojamiento standard de
que disponen las viviendas para interruptores de la luz, enchufes,
etc. y tendrá las bornas y el resto de elementos mostrados en el
diagrama de bloques figura nº 6.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema debe configurarse en función de los
sensores y actuadores realmente existentes en la instalación.
El sistema se limita a enviar señales
provenientes del cambio de estado de sensores
on-off/contínuos que se desvíen del set point máximo
establecido (indicativos de la existencia de alarmas o al menos de
una desviación respecto al set point establecido por el usuario
para la variable controlada) al móvil servidor con las cuales éste
sólo realizará tres posibles actuaciones:
- \bullet
- activar de forma automática la toma de una foto/videoclip (actuación a realizar siempre que se produzca una alarma o cuando así se ordene desde el móvil remoto)
- \bullet
- enviar un informe de estado del sistema conteniendo la información actual de alarmas, sensores y foto/audio/ video a los móviles remotos (actuación a realizar siempre que se produzca una alarma).
- \bullet
- En caso de haberse seleccionado un control automático del lazo en la configuración, el sistema actuará sobre las variables necesarias para restablecer el set point seleccionado.
Por tanto el usuario deberá poder configurar el
software de los móviles servidor y cliente en función de los
SENSORES que tiene su sistema (asignándoles una identificación) y
la aplicación emitirá un informe de estado del sistema personalizado
para su instalación real.
El móvil/es remoto/s debe tener la capacidad
de
- \bullet
- presentar los informes de estado del sistema recibidos desde el móvil servidor local vía SMS/GPRS
- \bullet
- permitir al usuario remoto seleccionar las actuaciones que desee realizar en el recinto controlado y enviar la orden de actuación vía SMS/GPRS.
Será el móvil servidor local el que al recibir
esta información ponga en marcha las actuaciones deseadas, enviando
vía módulos Bluetooth repetidor y sensor/actuador, las órdenes
correspondientes a los actuadores.
En una configuración de control manual, estas
órdenes pueden ser:
- -
- solicitud de informe de estado del sistema que se realizará por el módulo sensor/actuador en base a las últimas medidas recibidas desde los sensores y guardadas en su memoria persistente.
- -
- activación de las funciones nativas del móvil servidor: toma de videoclips, fotos, reproducción de ficheros de audio, etc.
- -
- cambio de estado de un contacto eléctrico correspondiente a un elemento final de control activando así su motor, bobina, etc.
Devolviendo automáticamente al móvil remoto un
informe de estado del sistema con la nueva situación del mismo.
Es decir, es el usuario remoto, el que a la
vista del informe de estado del sistema recibido, evalúa la
situación y decide sobre la actuación a realizar en el recinto
controlado.
Por tanto el usuario deberá poder configurar
también el software de los móviles servidor y cliente en función de
los ACTUADORES que tiene su sistema (asignándoles una
identificación) y la aplicación, previo comando del usuario, enviará
las ordenes de cambio de estado de contacto a los correspondientes
actuadores del sistema personalizado para su instalación real.
La configuración del móvil servidor se realizará
seleccionando "Configuración del sistema" en el menú básico
(interfaz de usuario nº 4.1, figura nº 12), así la primera vez
aparece en pantalla la interfaz de usuario nº
5-figura nº 15, con los campos vacíos (salvo los
campos "Usuario" y "Password" que vendrán cumplimentados
de fábrica). En las siguientes ocasiones aparecerá la última
configuración guardada en memoria. En dicha primera configuración
el usuario rellenará los campos con su propio texto e idioma.
Es indiferente el texto que se introduzca en las
casillas, su única función es facilitar al usuario el entendimiento
de los informes de estado del sistema. Cuando aparezca p. ej.
"Inundación | Cocina | Alarma", su significado será
totalmente claro para el usuario puesto que el informe reproducirá
su propio texto.
Lo realmente importante para la personalización
del sistema es que una fila determinada tenga texto introducido por
el usuario (eso querrá decir que existe un sensor/actuador asociado
a esa fila).
Será el sistema el que automáticamente asocie
esa fila con las bornas de conexión del módulo correspondientes a
ese sensor/actuador.
Para ello, una vez introducido el texto se
mantendrá seleccionada la fila deseada mientras se varía la
entrada/salida correspondiente (p.ej. conectando y desconectando
los cables relacionados mientras el resto de bornas están
desconectadas).El módulo será capaz de detectar las bornas en las
que se está produciendo una variación de entrada/salida y
automáticamente le asociará la fila de la interfaz que esté
seleccionada.
El valor normal (que no supone alarma o
desviación del set point, según se trate de control manual o
automático) de la entrada/salida será el valor que permanezca
estable durante un tiempo determinado una vez realizada la
asociación.
Todo esta información será analizada por el
firmware del módulo que estará programado al efecto para realizar
así la configuración.
En lo sucesivo, cada vez que se produzca una
alarma en ese sensor/actuador, el sistema la asociará a la entrada
del usuario en la fila correspondiente de la interfaz.
En caso de configuración de control automático,
este sistema asociará acto seguido la actuación que debe realizarse
por los elementos finales de control seleccionando la fila
correspondiente del panel de actuadores, el algoritmo de control
(casilla "PID" u "On/Off") y en su caso una variación del
setpoint respecto al actual.
Si es un control manual o automático on/off, no
deberá seleccionarse la casilla PID sino que deberá seleccionarse
la casilla "on/off".
\vskip1.000000\baselineskip
Las explicaciones que siguen están centradas en
el funcionamiento del prototipo a realizar como demostración de la
viabilidad de la invención, pero, como se ha indicado, no pretenden
limitar el alcance de la misma.
La función básica de los módulos Bluetooth es
transmitir vía radio Bluetooth hasta el "Móvil Servidor" -vía
"Módulo Repetidor"- la señal discreta o contínua proveniente
de los transductores de las variables supervisadas existentes en la
instalación (presencia, inundación, incendio, nivel, etc) que es
recibida vía cable eléctrico (funcionalidad como transmisor de la
señal del sensor) o (funcionalidad como transmisor de la señal al
actuador) recibir vía radio Bluetooth y ejecutar la orden
proveniente del teléfono móvil servidor -vía "Módulo
Repetidor"- de cerrar un contacto que esté cableado formando
parte del circuito de potencia del elemento final de control
(motor, bobina de contactor, sirena, bobina de electroválvula,
etc).
Se han seleccionado las capas del stack y
perfiles Bluetooth necesarios para implementar las funcionalidades
de la aplicación descritas en este documento. Los dispositivos
Bluetooth diseñados son de clase adecuada para un alcance de 100
metros.
En el prototipo a realizar, los módulos
Bluetooth tendrán alimentación a pilas recargables standard que
sean de fácil adquisición por el consumidor (evitar pilas
especiales que no se comercialicen para el gran público).
Además tendrán en principio alimentación de red
de baja tensión adaptable a cualquier parte del mundo: 110/220 Vca,
50 Hz/60 Hz.
Se ha elegido un diseño que minimiza el consumo
de energía y así aumenta la autonomía del equipo, sin perjudicar la
funcionalidad del sistema más de lo permisible.
Por ejemplo es deseable que los módulos estén
permanentemente en modo "hold" ó "park" pero es preciso
asegurar que el tiempo de respuesta del sistema ante una alarma no
exceda el funcionalmente admisible en función de qué tipo de alarma
se trate.
Se ha diseñado un método que, durante la
configuración inicial del sistema, nos permita remotamente
(vía
SMS/GPRS) hacer que las comunicaciones Bluetooth en la scatternet local estén restringidas a los módulos Bluetooth y Teléfono móvil que el cliente establezca en dicha configuración, de forma tal que todos los dispositivos estén en modo no descubrible ni conectable para otros equipos Bluetooth que pueda haber en las proximidades.
SMS/GPRS) hacer que las comunicaciones Bluetooth en la scatternet local estén restringidas a los módulos Bluetooth y Teléfono móvil que el cliente establezca en dicha configuración, de forma tal que todos los dispositivos estén en modo no descubrible ni conectable para otros equipos Bluetooth que pueda haber en las proximidades.
El añadir, cambiar módulos o cambiar el teléfono
móvil en la scatternet exigirá la reconfiguración y nueva
activación remota del sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
La aplicación de seguridad y la lógica están
implementadas para el prototipo, en un circuito Microcontrolador de
baja potencia y bajo costo.
Se programarán en el Microcontrolador todas las
funciones lógicas y de almacenamiento de datos (relativos a los
sensores/actuadores implicados) que sean posibles, liberando en
consecuencia de las mismas al móvil servidor.
Algunas de las funciones lógicas a implementar
son las siguientes:
- \bullet
- Sistema de reconocimiento automático de variables y conexiones activas.
- \bullet
- Secuenciación del funcionamiento de la etapa Bluetooth (si un mismo módulo se utiliza para recibir señal de sensores y enviar señal a actuadores en diferentes momentos).
- \bullet
- Discriminación entre circuitos de sensor y actuador activando la interfaz que corresponda en función del tipo de señal que se esté tratando.
- \bullet
- Memoria de eventos de sensor y actuador
- \bullet
- Memorización del último estado de sensores y actuadores.
- \bullet
- Implementación de posibles enclavamientos existentes en actuadores de doble direccionalidad, p.ej. Lazo de control de una persiana motorizada:
\global\parskip0.950000\baselineskip
- El módulo reconoce el estado de la persiana dentro de los tres posibles (cerrada, abierta, situación intermedia) analizando la situación de los fines de carrera de "Cierre" y "Apertura" y en consecuencia definirá los enclavamientos aplicables para la actuación del motor (no se podrá enviar al motor una orden de girar en sentido cierre de persiana si ya está activado el fin de carrera de cierre y viceversa).
- \bullet
- Recepción/transmisión de órdenes y datos a/desde el programa J2ME.
- \bullet
- Alojamiento de subprogramas que implementen actuaciones automáticas de monitorización y control que sean establecidas por el usuario en la configuración. Cuando el cliente envíe, vía SMS/GPRS, el formulario de petición de activación del sistema con la configuración deseada, ésta información será recibida por el "Computador de Activación" situado en nuestras instalaciones, el cual cargará remotamente en el microcontrolador del módulo la lógica y/o datos necesarios para implementar automáticamente las mencionadas actuaciones.
- De esta manera conseguiremos la flexibilidad necesaria para poder implementar con facilidad desde fábrica funciones no previstas inicialmente cuando se envió el módulo al cliente, nuevas versiones, etc.
- \bullet
- Análisis de carga de la batería, estado de funcionamiento del chip Bluetooth y estado de conexión del módulo.
- \bullet
- Control de los indicadores LED correspondientes.
- \bullet
- Seguridad
El término seguridad aquí, no se refiere a la
imposibilidad de interferir en las comunicaciones Bluetooth^{TM},
mandar por personal no autorizado órdenes a actuadores, etc, ya que
ésto queda en manos de la aplicación Bluetooth con sus
especificaciones de encriptación, modos de funcionamiento no
descubribles ni conectables, etc
La aplicación de seguridad se refiere a la
implementación del sistema anti piratería, es decir se debe impedir
que el sistema funcione si no se han cumplido satisfactoriamente
todas las condiciones de suministro y se ha pagado el precio del
hardware y software correspondiente al sistema realmente implantado
por el usuario.
Por lo tanto el sistema debe poder manipularse
remotamente desde nuestras instalaciones en el momento de
activación.
El sistema de seguridad utilizará códigos de
identificación y algoritmos secretos grabados en firmware antes de
la expedición de los módulos.
Cada módulo dispondrá de un código de
identificación "X" visible en su placa de características (y
también grabado en su memoria interna) cuyos 15 dígitos
individuales serán portadores de información de fabricación en
función de un sistema de codificación a definir más adelante.
Este código visible irá acompañado por otro
código de identificación "Y" no visible por el usuario,
también de 15 dígitos, y un algoritmo secreto f(X,Y) grabados
en el FPGA/\muC durante el proceso de fabricación, pero que
pueden ser modificados remotamente desde nuestras instalaciones
durante la activación. (ver figura nº 7).
El software J2ME del programa de monitorización
y control descargable al móvil del cliente, no dispone del valor de
Z.
Cuando el cliente envía la orden de activación
de su sistema con los datos: X, nº de teléfono móvil servidor y nº
IMEI correspondiente (estos dos últimos obtenidos de forma
automática por el software J2ME), nuestro sistema hace lo siguiente
en fábrica:
- \bullet
- Verificar que se ha pagado el producto
- \bullet
- Verificar que no es un cliente prohibido
- \bullet
- Se calcula Z' = f'(X,Y') en base a:
- \medcirc
- dato X enviado por el cliente
- \medcirc
- al algoritmo f'(X,Y) (existente en nuestra base de datos de fabricación correspondiente a ese X)
- \medcirc
- al dato Y' (existente en nuestra base de datos de fabricación correspondiente a ese X)
- \bullet
- El resultado obtenido se envía desde el computador de activación al móvil servidor del cliente.
- El programa J2ME recoge el dato Z' y lo envía (sin guardarlo), junto con el nº IMEI del móvil, al módulo Bluetooth donde se almacenan en la memoria del microcontrolador.
\global\parskip1.000000\baselineskip
- \bullet
- La lógica cargada en el microcontrolador comparará (siempre que se ponga en marcha el sistema) el token Z' con Z, si los dos valores (Z'- Z) no coinciden, no se permitirá la activación del módulo si por el contrario coinciden, si se permitirá la activación del módulo.
Tanto el permiso de activación del módulo
("Token Aceptado") como su denegación ("Token Rechazado")
serán transmitidos al programa J2ME del móvil servidor, que los
guardará como dato necesario para el arranque del programa en lo
sucesivo de tal forma que la inexistencia del token sea en sí misma
una causa de bloqueo del programa de control.
Dicho móvil enviará a su vez automáticamente la
información de sistema activado o no activado al computador de
fabricación.
El módulo permanecerá también bloqueado hasta
que no coincidan ambos tokens.
Cada vez que el usuario quiera cambiar de
cualquier manera los componentes o conexiones de la scatternet,
deberá realizar de nuevo una configuración para modificar los datos
de que dispone el microcontrolador del módulo.
Cada vez que se edita una nueva configuración,
el móvil servidor enviará al computador de activación todos los
datos correspondientes.
- \bullet
- El hecho de que la comunicación se haya establecido con éxito, o por el contrario no se haya podido establecer, será notificado por el móvil servidor a nuestro computador de activación.
- \bullet
- El computador de activación actualizará los registros de nuestra base de datos de clientes, anotando que el sistema correspondiente ha sido activado con éxito (junto con el resto de datos: IMEI, X, Y, Z, nº móvil, fecha, etc.) o por el contrario que no se ha podido activar y sus causas.
Ver diagrama funcional de activación en figura
20.
\vskip1.000000\baselineskip
Los diagramas de bloques funcionales de los
módulos Bluetooth citados son los de las figuras nº 5 y 6.
\vskip1.000000\baselineskip
Estos datos no forman parte de la invención. Se
incluyen aquí sólo como información necesaria para la ejecución del
prototipo.
Deberán respetar la normativa ISO propia de
instalaciones eléctricas de baja tensión. Los componentes
electrónicos irán alojados en una carcasa de material aislante de
las menores dimensiones que sea posible y resistente a las
temperaturas máximas de trabajo previstas.
Esta carcasa deberá ser adaptable y montable en
cualquier caja standard, de las que se utilizan en instalaciones
eléctricas de baja tensión.
Deberá tener las aberturas y el diseño necesario
para disipar el calor producido en los circuitos electrónicos
funcionando con un 125% del régimen nominal previsto.
En principio el móvil servidor y el módulo
repetidor cuando estén en servicio, deberán estar permanentemente
conectados a sus respectivos cargadores de baterías por eso el
módulo se diseñará de forma tal que en esas condiciones no genere
problemas de temperatura u otro tipo.
El módulo sensor/actuador deberá poder funcionar
en principio sólo con pilas, sin embargo se prevé también una
alimentación de red por si en condiciones de baja carga de pilas el
poder de corte del interruptor electrónico (caso del módulo
actuador) no fuera suficiente para abrir o cerrar el circuito en
carga del motor o bobina, etc (2 Kva) que constituyan el elemento
final de control.
El alojamiento de las pilas en la carcasa será
de fácil apertura e independiente del resto de los componentes.
La carcasa deberá poder alojar la antena
Bluetooth en su interior de modo firme y seguro ante posibles
caídas.
- \sqbullet
- En el exterior de la carcasa irán alojados los siguientes elementos:
- \sqbullet
- Bornas de conexión para la señal proveniente de los sensores
- \sqbullet
- Bornas de alimentación en cc a sensores (en su caso).
\global\parskip0.950000\baselineskip
- \sqbullet
- Bornas de conexión para la señal a enviar a los actuadores
- \sqbullet
- Bornas de alimentación en cc a sensores (en su caso).
- \sqbullet
- Microruptor para conexión de la alimentación del módulo (pilas recargables de 3-5 Vcc)
- \sqbullet
- Alojamiento accesible para las pilas.
- \sqbullet
- Bornas de conexión para la alimentación de red eléctrica 220/110 V, 50/60 Hz.
- \sqbullet
- Indicadores LED para señalización de funcionamiento y de carga en las pilas
\vskip1.000000\baselineskip
La comunicación exterior al recinto controlado
se realizará utilizando las redes de telecomunicaciones móviles
implantadas en todo el mundo, de forma transparente para el
usuario, es decir éste sólo deberá preocuparse de enviar los
mensajes ó datos que la interface del programa J2ME del móvil
cliente le presente en función de lo que el usuario desee
hacer.
Será el programa J2ME el que, en función de las
redes de comunicación inalámbrica existentes (GSM, CDMA, etc.) en
la zona y de las características del teléfono móvil, envíen los
mensajes SMS, MMS, datos GPRS, etc con el formato que mejor resuelva
las necesidades de la aplicación.
El sistema de cruce de mensajes y datos entre
móvil servidor y cliente destinados a activar o desactivar partes
del programa de monitorización y control, debe estar diseñado para
que no sean mensajes accesibles por el usuario y no se confundan con
otros mensajes ordinarios o datos que el usuario pudiera enviar o
recibir.
El programa de monitorización y control –tanto
en el móvil servidor como en el cliente- dispondrá, desde el mismo
momento de la conexión, de un "listener" permanentemente a la
escucha de los mensajes y datos que se reciban y, en función del
tipo que sean activará automáticamente (sin intervención del
usuario) el objeto que implemente la funcionalidad correspondiente
así como la aparición (o ausencia) en pantalla del icono que
informe al usuario del proceso en curso.
Esta implementación no deberá interferir con
otras actividades que eventualmente el móvil estuviera ejecutando
en ese momento (envío/recepción de llamadas de voz normales, SMS,
etc.).
El computador de activación existente en
fábrica, encargado de recibir las peticiones de activación del
programa de monitorización y control enviadas por el cliente desde
el móvil servidor, dispondrá también desde el momento de su puesta
en marcha, de un "listener" permanentemente a la escucha de
los mensajes y datos que se reciban desde la red móvil.
En este caso el programa de activación al
recibir el mensaje pondrá en marcha todas las funciones necesarias
tales como:
- 1.
- Verificación de las base de datos correspondientes para comprobar que el solicitante ha cumplido todos los requisitos previos a la activación (registro, pago, etc).
- 2.
- Cálculo del token de activación
- 3.
- Aceptación o denegación del permiso de activación del sistema de monitorización y control
- 4.
- Envío al móvil servidor del token de activación en caso positivo.
- 5.
- Actualización del workflow de fases de venta
- 6.
- Etc.
\vskip1.000000\baselineskip
El software de supervisión y control es el
núcleo esencial del "Sistema de supervisión y control de la
instalación domótica" y reside en el programa a instalar en los
teléfonos móviles servidor y clientes.
Se trata de un programa a realizar en lenguaje
Java 2 Micro Edition (subconjunto del lenguaje Java especialmente
diseñado para dispositivos inalámbricos de pequeña capacidad de
proceso y memoria) ya que es el lenguaje casi universalmente
soportado por los teléfonos móviles de gama media y alta
disponibles en el mercado.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Se ha desarrollado un programa que dispone de
tres aplicaciones:
- \bullet
- "móvil local": opción destinada propiamente a monitorizar y controlar la instalación desde dentro del recinto a controlar ("Programa Servidor").
- \bullet
- "móvil remoto": opción destinada a servir como interfaz del usuario remoto desde la cual poder recibir los informes de estado del sistema y poder controlar remotamente la instalación ("Programa Cliente")
- \bullet
- "demostración": opción destinada a servir de demostración de la potencialidad del sistema con fines marketing, es decir que un usuario pueda transferírselo a otro vía GPRS o Bluetooth ("Programa de Demostración").
\vskip1.000000\baselineskip
El software se ha desarrollado utilizando la
última versión del standard J2ME aprobada por el "lava Community
Process" por lo que es puro Java, sin embargo, dado que los
fabricantes de aparatos móviles (habida cuenta de las diferentes
características de los aparatos) pueden no soportar necesariamente
todas las API existentes en cada perfil, el programa se adapta a
esta circunstancia para cada fabricante de teléfonos móviles,
utilizando los entornos de desarrollo suministrados gratuitamente
por los mismos, aunque ello conlleve en algún caso la pérdida de
portabilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
El programa de monitorización y control de la
instalación es una aplicación J2ME Cliente/Servidor y por lo tanto
está comprendida por dos aplicaciones J2ME que corren en máquinas
virtuales separadas:
- en el teléfono móvil local (situado en el recinto a controlar), que denominamos "Servidor" y en el teléfono móvil remoto que denominamos "Cliente".
Sin embargo el software a instalar en todos los
móviles es el mismo y comprende las 3 aplicaciones: servidor,
cliente y demostración.
Una vez realizada la configuración el programa
reconocerá automáticamente el host en el que está funcionando
(servidor o cliente) en base a los datos de configuración y al
número SIM del aparato (que será leído por el programa) y presentará
automáticamente la interfaz de usuario correspondiente.
Igualmente reconocerá por tanto si el móvil en
el que se está operando está cerca del destinatario de forma que
pueda usarse Bluetooth antes que GSM/GPRS para enviar ordenes de
actuación ó peticiones de estado de variables
Las funciones del móvil servidor son:
- \bullet
- Monitorización y control de la instalación
- \bullet
- Configuración del sistema según los deseos del usuario.
- \bullet
- Activación/desactivación de los módulos Bluetooth.
- \bullet
- Registro de los dispositivos Bluetooth presentes y operativos en cada momento en la red local.
- \bullet
- Arranque y parada del sistema completo.
- \bullet
- Mantenimiento permanentemente actualizado del status de cada uno de los sensores del recinto.
- \bullet
- Ejecución de las órdenes de actuación localmente generadas o recibidas desde el móvil remoto.
- \bullet
- Realización de informes de situación del recinto y envío al móvil remoto.
- \bullet
- Mantenimiento de un interfaz gráfico para actuación sobre el sistema desde el propio móvil servidor (lo cual sería necesario si el móvil cliente no estuviera accesible en las cercanías en un momento dado).
- \bullet
- Transferencia de los datos de configuración al móvil cliente.
Las funciones del móvil cliente son proporcionar
la interfaz para que el usuario interactúe con el sistema
comunicándose con el servidor vía Bluetooth -si esto es posible- o
vía GSM/GPRS si no lo es.
En el diagrama funcional del programa de
monitorización y control (figura nº 2) se aprecian lo que
constituyen los tres objetos principales del programa:
- \bullet
- El objeto "Kontrolatzaile" (objeto que organiza el tráfico de órdenes e información en todo el sistema)
- \bullet
- El objeto "KanpoSare" (objeto que implementa el sistema de comunicación entre el móvil servidor y los móviles clientes
- \bullet
- El objeto "BarruSare" (objeto que implementa el sistema de comunicación entre el móvil servidor y los módulos Bluetooth de sensores y actuadores)
\vskip1.000000\baselineskip
Éste diagrama ayuda a entender el funcionamiento
deseado del sistema cuando se produce un evento.
Se trata de un diagrama orientativo, los
comportamientos indicados pueden ser cambiados en función del
desarrollo del prototipo.
\vskip1.000000\baselineskip
El diseño de las interfaces de usuario se
realizará utilizando clases que admiten una fácil modificación del
idioma empleado sin necesidad de modificar el código.
La navegación por las pantallas del sistema en
ambos móviles se realizará vía menú según el diagrama siguiente.
Fig. 22: Árbol de navegación.
Las interfaces de usuario para cada una de las
pantallas del sistema indicadas son las indicadas en las figuras nº
10-19:
Los interfaces nº 4.1 a 4.3 (figuras
12-14) contienen el menú básico de las tres
aplicaciones: Servidor, Cliente y Demostración.
La descripción de cada una de las opciones de
este menú es como sigue:
- \bullet
- Arrancar
- Pulsando en esta opción la aplicación arranca y activa los módulos sensor/actuador y repetidor.
- \bullet
- Parar
- Pulsando en esta opción se para la aplicación.
- El paro de la aplicación lleva asociada la colocación de los módulos sensor/actuador y repetidor, en situación de máximo ahorro energético ("park") y de la aplicación servidor o cliente en los móviles parada a excepción el "listener" que recibe mensajes desde los móviles del sistema.
- \bullet
- Obtener el informe de estado del sistema
- Pulsando en esta opción se obtiene la interfaz de usuario siguiente:
- interfaz 6-figura nº 17.
- \bullet
- Obtener el panel de mando remoto de la instalación.
- Pulsando en esta opción se obtiene la interfaz de usuario siguiente:
- interfaz 7-figura nº 18.
- \bullet
- Obtener el informe histórico de incidencias.
- Pulsando en esta opción se obtiene la interfaz de usuario siguiente:
- interfaz 8-figura nº 19.
- \bullet
- Obtener el panel de configuración del sistema.
- Pulsando en esta opción se obtiene la interfaz de usuario siguiente:
- interfaz 5-figura nº 15.
- \bullet
- Enviar configuración al cliente
- Pulsando en esta opción el fichero de configuración guardado en el móvil servidor se transfiere vía Bluetooth al móvil cliente donde se guarda para ser accesible por la aplicación cliente.
- \bullet
- Activación del sistema
Pulsando en esta opción se pone en marcha la
activación remota del sistema, que se realizará de acuerdo con el
diagrama de flujo de la figura nº 20 - Diagrama funcional del
sistema de activación
\vskip1.000000\baselineskip
La Configuración del sistema (móvil servidor) se
realizará después de la primera activación y cuando se guarda, se
emitirá automáticamente un mensaje al computador de fabrica con la
configuración introducida.
Cada vez que se cambie, será también enviada la
nueva a dicho computador.
La configuración del cliente se realizará
después de la del servidor pulsando la opción de menú "enviar
configuración al cliente" en el panel de interfaz nº 4.1
Para configurar el sistema, el usuario debe
introducir para cada lazo de su instalación todos los componentes
que tiene (en el interfaz 5-figura nº 15), así como
en el panel de calibración de sensores los valores reales de las
variables medidas (figura nº 16).
\vskip1.000000\baselineskip
El arranque/apagado del sistema se podrá
realizar desde el móvil cliente o desde el servidor aunque la
conexión con los módulos siempre la realizará el servidor.
Cuando se haga desde el cliente, el sistema
deberá saber si éste está en las proximidades del servidor, en cuyo
caso la orden se transmitirá al servidor vía Bluetooth, mientras que
si no está en las proximidades se transmitirá vía SMS/GPRS.
Claims (6)
1. Un Sistema modular de monitorización y
control de procesos jerárquico y distribuido implementado por
computador que comprende:
- \bullet
- Una plataforma de computación y comunicación inalámbrica que consiste en un teléfono móvil local (situado en el recinto donde se ubican los procesos a controlar), mediante el cual se configuran e implantan las actuaciones locales de monitorización y control de alto nivel dentro de la jerarquía del sistema.
- Éste teléfono móvil local (que debe estar situado en el recinto donde se encuentran los procesos a controlar y que, para un correcto funcionamiento del sistema, debe tener cobertura de red pública de comunicaciones inalámbricas), se caracteriza por:
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
- Una plataforma de computación y comunicación inalámbrica que consiste en un teléfono móvil remoto, mediante el cual se implantan las órdenes remotas de monitorización y control de alto nivel dentro de la jerarquía del sistema.
- Éste teléfono móvil remoto (que para un correcto funcionamiento del sistema, debe tener cobertura de red pública de comunicaciones inalámbricas), se caracteriza por:
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
- Uno o varios dispositivos electrónicos programables que denominamos Módulo Sensor/Actuador, dotados de capacidad de computación y comunicación inalámbrica para trabajar a corta distancia en una red LAN, mediante los cuales se configuran e implantan las actuaciones de monitorización y control de bajo nivel dentro de la jerarquía del sistema.
- Estos módulos están también dotados de la interfaz con sensores y actuadores, a los que están conectados por cable.
- \bullet
- Un computador de activación/desactivación remota de los módulos sensor/actuador para funciones de seguridad.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de control de los móviles servidor y
cliente, que trabaja conjuntamente con el firmware del citado
módulo sensor/actuador y comprende:
- \sqbullet
- La comunicación con el usuario mediante un conjunto de interfaces gráficas, que pueden ser navegables pulsando los iconos que dan acceso a las diferentes pantallas.
- \sqbullet
- La configuración del sistema de monitorización y control caracterizada por la posibilidad de personalizar la instalación en función de los lazos de control que realmente tenga dicha instalación, así como en función del algoritmo y tipo de control que desee para cada lazo: automático, manual, instantáneo, temporizado, discreto (todo/nada) y contínuo.
- \sqbullet
- La asociación por software de sensores y actuadores formando lazos de control, independientemente de las borras de los módulos sensor/actuador a los cuales realmente se hayan conectado sus cables de entrada/salida.
- \sqbullet
- La calibración o ajuste de medidas de sensores mediante software que empareja el valor real de cada variable de cada lazo en un momento dado durante la configuración, con el valor real de la señal que esté recibiendo el módulo sensor/actuador para esa variable en ese momento.
- Este emparejamiento debe realizarse en dos puntos del rango lineal del sensor de forma que se pueda calcular la ecuación de la recta de medida para todo el rango.
- \sqbullet
- La activación y desactivación remota de los módulos sensor/actuador desde un computador de fábrica.
- \sqbullet
- La información al usuario remoto que le proporciona, en caso de alarma en la instalación o bien siempre que así lo solicite el mismo:
- el estado actual de los lazos de control, el valor de las variables, el estado de las alarmas, la información audiovisual relacionada y cualquier otro aspecto de interés para el cual se haya configurado dicha instalación.
- \sqbullet
- La implantación manual remota de acciones de control sobre la instalación, la cual tiene un nivel jerárquico superior a las acciones de control automático que se implanten por el módulo sensor/actuador.
- \sqbullet
- La selección de red de comunicaciones inalámbricas a utilizar por el móvil remoto para comunicarse con el móvil local, de modo que si ambos están lo suficientemente cerca se realice la comunicación prioritariamente mediante la red de corto alcance LAN en lugar de la WAN.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Un dispositivo electrónico programable que
denominamos módulo sensor/actuador que comprende:
- \sqbullet
- Microcontrolador (en un chip SoC) para funciones de: lógica y seguridad, dotado de conversor analógico/digital y memoria.
- \sqbullet
- Transmisor/Receptor de comunicaciones inalámbricas que puede actuar también como Repetidor.
- \sqbullet
- Interfaz de sensores y actuadores
- \sqbullet
- Fuente de alimentación permanente con interruptor
- \sqbullet
- LEDs Indicadores de estado
- \sqbullet
- Botones pulsadores para activar la conexión en red local LAN y reset durante la configuración
\vskip1.000000\baselineskip
Éste módulo se caracteriza por:
- \sqbullet
- Estar dotado de capacidad de computación y memoria para ejecutar el método citado.
- \sqbullet
- Estar dotado de capacidad de comunicación inalámbrica para trabajar a corta distancia en una red LAN, subordinado al móvil local o a otro módulo de su mismo tipo.
- \sqbullet
- Estar conectado a los sensores y actuadores de los lazos de control mediante cables.
- Admitir la conexión en la regleta de bornas de los siguientes tipos de sensores y actuadores analógicos:
- sensores de contacto libre de tensión, sensores de señal analógica contínua o discreta, sensores analógicos de tensión o intensidad, cada uno en sus correspondientes bornas y respetando el rango máximo de valores de diseño.
- Y en las bornas de salida los siguientes tipos de órdenes de actuación: de señal contínua o discreta.
- \sqbullet
- Disponer de un sistema de reconocimiento automático de bornas activas mediante un análisis por software de la variabilidad de las características eléctricas de la entrada a realizar durante la configuración.
- \sqbullet
- Disponer de un firmware de auto activación/desactivación según las instrucciones recibidas desde el teléfono móvil local quien a su vez recibe las órdenes correspondientes desde un computador remoto vía Internet y red inalámbrica WAN.
\newpage
4. Método de control del dispositivo electrónico
programable que denominamos sensor/actuador que comprende:
- \sqbullet
- La comunicación en la red inalámbrica local con el móvil local y otros módulos sensor/actuador
- \sqbullet
- El control a bajo nivel del hardware: sensores y actuadores
- \sqbullet
- El reconocimiento de las señales activas y el ajuste del valor real de variables de control (trabajando conjuntamente con el software del móvil local)
- \sqbullet
- El control automático del lazo cuando todos sus sensores y actuadores están conectados al módulo y así se haya configurado en el móvil local para obtener un sistema de control automático jerárquico y distribuido
- \sqbullet
- El almacenamiento de datos de sensores y actuadores conectados al módulo
- \sqbullet
- La activación/desactivación del módulo.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Programa de ordenador caracterizado
porque ejecuta el método de la reivindicación 2.
6. Programa de ordenador caracterizado
porque ejecuta el método de la reivindicación 4.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200702901A ES2332345B1 (es) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | Sistema de monitorizacion y control de procesos basado en telefono movil. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200702901A ES2332345B1 (es) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | Sistema de monitorizacion y control de procesos basado en telefono movil. |
Publications (2)
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|---|---|
| ES2332345A1 ES2332345A1 (es) | 2010-02-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (2)
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2007
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