ES2877188T3 - Método y sistema para supervisar activos físicos - Google Patents

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Paul Struhsaker
Paul Posner
Michael Landers
Nicholas Armstrong
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Abstract

Un sistema de supervisión de activos físicos en un entorno supervisado, comprendiendo el sistema: dispositivos de supervisión unidos a una pluralidad de activos físicos supervisados, y configurados para recoger datos de supervisión de la pluralidad de activos físicos supervisados; un primer punto de acceso, configurado para recibir los datos de supervisión recogidos desde los dispositivos de supervisión y para procesar los datos de supervisión recogidos; un enlace de Internet de las Cosas (IoT) establecido entre cada uno de los dispositivos de supervisión y el primer punto de acceso; una superposición de protocolo de comunicación de IoT que permite enlaces ascendentes sincronizados desde los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso mediante los enlaces de IoT, en donde la superposición de protocolo de comunicación de IoT regula las transmisiones de datos de supervisión recogidos por los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso; y una plataforma de concentrador/nube configurada para: recibir los datos de supervisión procesados del primer punto de acceso; realizar análisis de datos en los datos de supervisión procesados; y proporcionar una interfaz de usuario que permite a un usuario supervisar la pluralidad de activos físicos supervisados; y un concentrador configurado para establecer una interfaz entre el primer punto de acceso y un entorno en la nube, en donde la plataforma de concentrador/nube se ejecuta conjuntamente en el concentrador y en el entornoen la nube para proporcionar servicios de análisis al usuario.

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para supervisar activos físicos
Antecedentes
La disponibilidad del estado de varios activos físicos puede ser beneficiosa o incluso esencial. Por ejemplo, puede ser útil realizar un seguimiento de la ubicación de personas o artículos móviles, por varias razones, tales como proporcionar seguridad, optimizar ciertas operaciones, por ejemplo, en entornos industriales o aplicaciones logísticas, y/o proporcionar instrucciones útiles a una persona a la que se realice un seguimiento. Además, la supervisión de objetos estacionarios también puede ser útil. Un objeto estacionario de este tipo puede ser, por ejemplo, un sensor que se pueda consultar para obtener información acerca del entorno que rodea al sensor.
El documento US 2009/063187 se refiere a un sistema de supervisión de paciente remoto. Un dispositivo médico implantado IMD (marcapasos, sensor...) se comunica con un comunicador portátil del paciente PPC (1a radio) que a su vez se comunica mediante una o una pluralidad de redes/enlaces/mecanismos de transporte (2a radio) con una ubicación/servidor/centro remoto.
Sumario
En general, en un aspecto, la invención se refiere a un sistema de supervisión de activos físicos en un entorno supervisado. El sistema comprende: supervisar dispositivos unidos a una pluralidad de activos físicos supervisados y configurados para recoger datos de supervisión desde la pluralidad de activos físicos supervisados; un primer punto de acceso, configurado para recibir los datos de supervisión recogidos desde los dispositivos de supervisión y para procesar los datos de supervisión recogidos; un enlace de Internet de las Cosas (loT) establecido entre cada uno de los dispositivos de supervisión y el primer punto de acceso; una superposición de protocolo de comunicación de loT que permite enlaces ascendentes sincronizados desde los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso mediante los enlaces de loT, en donde la superposición de protocolo de comunicación de loT regula las transmisiones de datos de supervisión recogidos por los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso; y una plataforma de concentrador/nube configurada para: recibir los datos de supervisión procesados del primer punto de acceso; realizar análisis de datos en los datos de supervisión procesados; y proporcionar una interfaz de usuario que permite a un usuario supervisar la pluralidad de activos físicos supervisados. El sistema comprende además un concentrador configurado para establecer una interfaz entre el primer punto de acceso y un entorno en la nube. La plataforma de concentrador/nube se ejecuta conjuntamente en el concentrador y en el entornoen la nube para proporcionar servicios de análisis al usuario.
Las realizaciones del sistema se definen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1A-1H muestran sistemas para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
Las figuras 2A y 2B muestran una configuración de concentrador - nube de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
Las figuras 3A-3G muestran puntos de acceso de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
La figura 4 muestra un dispositivo de supervisión de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
La figura 5 muestra un sensor periférico de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
La figura 6 muestra una superposición de protocolo de comunicación de Internet de las Cosas (loT), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
La figura 7 muestra un sistema informático de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo que describe métodos para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
Descripción detallada
A continuación, se describirán con detalle realizaciones específicas de la invención con referencia a las figuras adjuntas. Por razones de consistencia, elementos semejantes en las diversas figuras son denotados por números de referencia semejantes. Por razones de simplicidad, es posible que no se etiqueten elementos semejantes en todas las figuras.
En la siguiente descripción detallada de realizaciones de la invención, se exponen numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar un entendimiento más completo de la invención. Sin embargo, será evidente para un experto en la materia que la invención se puede poner en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito con detalle características bien conocidas para evitar complicar de manera innecesaria la descripción.
De principio a fin de la solicitud, se pueden usar números ordinales (por ejemplo, primero, segundo, tercero, etc.) como un adjetivo para un elemento (es decir, cualquier sustantivo en la solicitud). El uso de números ordinales no implica ni crea una forma particular de ordenar los elementos, ni limita que elemento alguno sea solo un único elemento a menos que se divulgue expresamente, tal como mediante el uso de los términos "antes", "después", "único" y otras terminologías de este tipo. Además, el uso de números ordinales tiene como fin distinguir entre los elementos. A modo de ejemplo, un primer elemento es distinto de un segundo elemento, y el primer elemento puede abarcar más de un elemento y suceder (o preceder) al segundo elemento en una forma de ordenar los elementos. En la siguiente descripción de las figuras 1A-8, cualquier componente descrito con respecto a una figura, en varias realizaciones de la invención, puede ser equivalente a uno o más componentes de nombre semejante descritos con respecto a cualquier otra figura. Por brevedad, las descripciones de estos componentes no se repetirán con respecto a cada figura. De este modo, todas y cada una de las realizaciones de los componentes de cada figura se incorporan como referencia y se supone que están opcionalmente presentes dentro de cada una de las otras figuras que tengan uno o más componentes de nombre semejante. Adicionalmente, de acuerdo con varias realizaciones de la invención, cualquier descripción de los componentes de una figura se ha de interpretar como una realización opcional que se puede implementar además de, junto con o en lugar de las realizaciones descritas, con respecto a un componente de nombre semejante correspondiente, en cualquier otra figura.
Se ha de entender que las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluyen referentes plurales, a menos que el contexto indique claramente otra cosa. Por lo tanto, por ejemplo, la referencia a "un haz horizontal" incluye la referencia a una o más de tales haces.
Términos tales como "aproximadamente", "sustancialmente", etc., pretenden indicar que no es necesario lograr con exactitud la característica, parámetro o valor indicado, sino que pueden tener lugar desviaciones o variaciones, incluyendo, por ejemplo, tolerancias, error de medición, limitaciones de exactitud de medición y otros factores conocidos por los expertos en la materia, en unas cantidades que no excluyen el efecto que la característica tenía por objeto proporcionar.
Se ha de entender que una o más de las etapas mostradas en los diagramas de flujo se pueden omitir, repetir y/o realizar en un orden diferente al orden mostrado. En consecuencia, no se debería considerar que el alcance de la invención esté limitado a la disposición específica de etapas mostrada en los diagramas de flujo.
Aunque no se introducen múltiples reivindicaciones dependientes, sería aparente para un experto en la materia que la materia objeto de las reivindicaciones dependientes de una o más realizaciones puede combinarse con otras reivindicaciones dependientes.
En general, las realizaciones de la invención se dirigen amétodos y sistemas para supervisar activos. Un activo puede ser cualquier cosa de interés y/o de valor para la cual sea valioso recabar información acerca del estado del activo. Considérense los siguientes ejemplos:
Un hospital que está especializado en el tratamiento de pacientes con demencia. Si se permite que estos pacientes se muevan libremente dentro del entorno hospitalario, puede ser importante ser capaz de determinar su ubicación en cualquier momento. Además, estos pacientes pueden padecer afecciones adicionales que pueden requerir la supervisión continua de otras variables tales como la frecuencia cardiaca, la presión sanguínea, etc.
En un sistema de transporte de equipaje de un aeropuerto importante, sería sumamente beneficiosa la capacidad de localizar cualquier elemento de equipaje en cualquier momento, mientras está siendo procesado por el sistema de transporte de equipaje.
En la industria del petróleo y del gas, puede ser beneficioso supervisar los conductos u otros equipos para asegurar la seguridad y la productividad.
En un almacén, puede ser útil realizar un seguimiento de los empleados, los bienes y/o el equipo para optimizar las operaciones.
Los expertos en la materia apreciaran que la invención no se limita a los ejemplos anteriores. Las realizaciones de la invención se pueden usar en cualquier entorno, incluyendo entornos comerciales, industriales, residenciales y naturales de cualquier tamaño para supervisar activos móviles o estacionarios incluyendo, pero sin limitarse a, seres humanos, animales, dispositivos, productos, o cualquier otro tipo de artículo. Además, la supervisión incluye obtener cualquier tipo de información tal como una ubicación o una medición de cualquier variable.
Las figuras 1A-1H muestran sistemas para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Pasando a la figura 1A, se muestra un entorno (100) supervisado, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. El entorno supervisado (100) puede ser cualquier tipo de entorno que se supervise usando el sistema de supervisión (110). Un entorno supervisado puede ser, por ejemplo, un entorno de exterior, por ejemplo, en la industria del petróleo y del gas, o un área en donde se realice una supervisión de entorno, por ejemplo, en un parque nacional. Un entorno supervisado también puede ser un entorno de interior, por ejemplo, un almacén, una escuela, un hospital, una prisión, etc. Un entorno supervisado también puede incluir una combinación de entornos de interior y de exterior, por ejemplo, cuando se supervisa un recinto de una institución pública o privada. Se puede considerar que cualquier entorno que esté equipado con un sistema de supervisión (110) es un entorno supervisado (100).
Dentro del entorno supervisado (100), los activos supervisados (102), pueden ser objeto de seguimiento o supervisados por el sistema de supervisión (110). Los activos supervisados (102) pueden incluir activos estacionarios y/o móviles. Un activo móvil puede ser una persona, un animal, equipo (por ejemplo, una carretilla de horquilla elevadora), bienes, productos u otros artículos, incluyendo equipaje, envíos tales como cajas o contenedores, etc. Un activo estacionario puede ser cualquier cosa equipada con sensores para supervisar condiciones de funcionamiento y/o del entorno. Los ejemplos para tales activos estacionarios incluyen estaciones meteorológicas, bombas, conductos, equipo de refrigeración, sensores de calidad del aire, etc. La supervisión puede ser realizada por un dispositivo de supervisión (104) que es portado por el activo supervisado y que está unido a o instalado en el activo supervisado.
En una o más realizaciones de la invención, un activo supervisado (102) se puede controlar además a través del sistema de supervisión (110). Un dispositivo de supervisión (104) se puede interconectar con el activo supervisado (102) para, por ejemplo, activar o desactivar funciones, conmutar entre modos, etc. Si el dispositivo de supervisión (104) se usa también para la detección, se puede implementar un funcionamiento de lazo cerrado a través del sistema de supervisión (110). Basándose en las condiciones detectadas, el activo supervisado se puede controlar con el fin de cambiar las condiciones detectadas.
Un punto de acceso (112), en una o más realizaciones de la invención, está configurado para comunicarse con los dispositivos de supervisión (104) de los activos supervisados (102) a través de un enlace de Internet de las Cosas (IoT) (106). El punto de acceso se puede interconectar además con un concentrador (118), que puede realizar el procesamiento de los datos recibidos de los activos supervisados a través de los puntos de acceso, como se describe adicionalmente en lo sucesivo. En una o más realizaciones de la invención, los datos recabados de los activos supervisados se cargan en un entorno de nube (150), desde donde los usuarios pueden acceder a los mismos. Adicionalmente o como alternativa, también se puede acceder a los datos localmente a través del concentrador o a través del punto de acceso, como se describe adicionalmente en lo sucesivo. Cada uno de los componentes del sistema para supervisar activos se describe con detalle posteriormente, con referencia a las figuras 2A-7.
Pasando a la figura 1B, se muestra una configuración alternativa de un sistema para supervisar activos (110), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. A diferencia del sistema mostrado en la figura 1A, el sistema de la figura 1B incluye múltiples puntos de acceso (112A, 112B). Cada punto de acceso puede tener un alcance limitado que puede depender de la potencia de transmisión del punto de acceso, pero también de la potencia de transmisión de los dispositivos de supervisión (104) de los activos supervisados (102). En consecuencia, con el fin de cubrir unos entornos (100) más grandes con servicios de supervisión, se pueden colocar múltiples puntos de acceso en diferentes ubicaciones en el entorno. La figura 1B muestra un punto de acceso primario (112A) y dos puntos de acceso secundarios (112B). Aunque el punto de acceso primario (112A) se puede interconectar directamente con el concentrador (118), por ejemplo, usando un enlace de banda ancha cableado tal como una interfaz de Ethernet, los puntos de acceso secundarios se pueden interconectar con el punto de acceso primario (112A) usando un enlace de banda ancha (120) tal como una red de área local inalámbrica (WLAN) basándose, por ejemplo, en la norma de Wi-Fi. Usando puntos de acceso adicionales, distribuidos por todo el entorno supervisado (100), pueden ser cubiertas, por lo tanto, áreas más grandes por el sistema para supervisar activos (110). Los expertos en la materia apreciarán que son factibles varias configuraciones de múltiples puntos de acceso sin apartarse de la invención. Por ejemplo, los sistemas para supervisar activos pueden incluir cualquier número de puntos de acceso para supervisar entornos de cualquier tamaño. Además, múltiples puntos de acceso se pueden interconectar directamente con el concentrador (de manera similar al punto de acceso primario (112A)). Adicionalmente o como alternativa, múltiples puntos de acceso pueden aumentar el área supervisada usando una configuración de cadena de tipo margarita (es decir, puntos de acceso terciarios se pueden interconectar con los puntos de acceso secundarios, de manera análoga a cómo los puntos de acceso secundarios se interconectan con el punto de acceso primario). Además, en configuraciones híbridas, algunos puntos de acceso se pueden encadenar en margarita, mientras que otros puntos de acceso se pueden interconectar directamente con el concentrador. En una realización de la invención, un punto de acceso o múltiples puntos de acceso se pueden conectar directamente a la nube, por ejemplo, cuando está disponible continuamente una conexión fiable a la nube.
Pasando a la figura 1C, se muestra otra configuración alternativa de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. El sistema incluye componentes adicionales que pueden facilitar el uso del sistema de supervisión y/o proporcionar características adicionales. En una realización de la invención, el enlace de banda ancha (120) del punto de acceso (112) se usa para proporcionar un acceso de usuario al sistema de supervisión (110). Más específicamente, se pueden conectar dispositivos de usuario tales como teléfonos inteligentes (128) u ordenadores portátiles (130) al punto de acceso (112) a través del enlace de banda ancha (120) con el fin de obtener datos de supervisión, de configurar el sistema de supervisión, etc. Los datos que son proporcionados por los dispositivos de supervisión (104) y/o los datos de dispositivo de supervisión que han sido recopilados, procesados y/o almacenados previamente por el concentrador (118) se pueden obtener a través de una plataforma de concentrador/nube, descrita en las figuras 2A y 2B.
En una o más realizaciones de la invención, el enlace de banda ancha se puede usar además para interconectar dispositivos adicionales con puntos de acceso (112) del sistema de supervisión (110). En la figura 1C, se muestra un dron (118), en comunicación con el punto de acceso (112) a través del enlace de banda ancha (120). El dron puede potenciar adicionalmente las capacidades de supervisión del sistema de supervisión (110). El dron se puede equipar, por ejemplo, con una cámara y/u otros sensores y puede estar en contacto con varios puntos de acceso, dependiendo de la ubicación actual del dron en el entorno supervisado (100). El dron puede además no estar necesariamente en contacto continuo con un punto de acceso y puede, en su lugar, funcionar de forma autónoma y puede solo requerir un contacto periódico con un punto de acceso. Se pueden usar uno o más drones (118) para inspeccionar entornos visualmente. Se pueden usar cámaras multiespectrales y/o fotografía de mosaico para supervisar las condiciones y/o actividad del entorno en el entorno supervisado usando software de análisis adicional.
Otros sensores que dependan de un enlace de banda ancha (160) a través de uno de los puntos de acceso (112) también pueden ser parte del sistema de supervisión. Por ejemplo, se pueden usar cámaras que están equipadas con una interfaz de Wi-Fi para supervisar visualmente ciertas áreas del entorno supervisado (100). Tales cámaras pueden incluir detección de movimiento para detectar actividades, incluyendo una actividad esperada o deseada, pero también una actividad no esperada, tal como intrusiones. Adicionalmente o como alternativa, las cámaras pueden proporcionar fotografías estáticas, clips de vídeo, alarmas y/o vídeos en directo, basándose en una detección de ciertos sucesos en los vídeos o fotografías. Además, el enlace de banda ancha (160) se puede usar para cualquier otro fin, tal como voz sobre IP, y/o para cualquier otro servicio de tasa de datos alta.
En una o más realizaciones de la invención, el sistema de supervisión (110), usando el enlace de IoT (106), se interconecta no solo con los dispositivos de supervisión (104), sino también con otros sensores (122). Los otros sensores pueden realizar mediciones del entorno tales como la temperatura del aire, la humedad, o se pueden usar para supervisar equipo tal como bombas, depósitos de almacenamiento, conductos, etc.
Una o más realizaciones de la invención soportan además equipo de detección adicional en forma de sensores periféricos (124). Un sensor periférico se puede usar para adquirir mediciones adicionales que no pueden ser obtenibles por el propio dispositivo de supervisión (104). Por lo tanto, los sensores periféricos extienden adicionalmente las funcionalidades de supervisión proporcionadas por el dispositivo de supervisión (104). Se puede usar cualquier número de sensores periféricos (124) junto con un dispositivo de supervisión (104). Un enlace de sensor local (126) pueden transmitir las mediciones obtenidas por el sensor periférico (124) al dispositivo de supervisión (104), que puede retransmitir estas mediciones a uno de los puntos de acceso (112). Un sensor periférico ilustrativo se analiza adicionalmente en lo sucesivo, con referencia a la figura 5.
En una o más realizaciones de la invención, el punto de acceso (112) es un punto de acceso de dos niveles equipado con una interfaz de comunicación de banda ancha de primer nivel y una interfaz de comunicación de banda estrecha de segundo nivel. La interfaz de comunicación de banda ancha de primer nivel proporciona el enlace de banda ancha (120) y la interfaz de banda estrecha de segundo nivel proporciona el enlace de IoT (106). Aunque el enlace de banda estrecha puede proporcionar cobertura de una área comparativamente grande a una tasa de datos reducida que puede ser particularmente adecuada para los dispositivos de supervisión (104) y otros sensores (122), el enlace de banda ancha puede proporcionar cobertura de un área comparativamente más pequeña a una tasa de datos más alta que puede ser adecuada para dar servicio a otros dispositivos tales como ordenadores portátiles (130), teléfonos inteligentes (128), u otro equipo de banda ancha, incluyendo drones (118), cámaras (no mostradas), etc. El enlace de banda ancha se puede usar además para establecer una malla con otros puntos de acceso, como se ha mostrado previamente en la figura 1B. En una realización de la invención, el sistema de supervisión incluye una red de tres niveles que, además de los dos niveles del punto de acceso, incluye un tercer nivel formado por el enlace de sensor local (126), como se ha descrito previamente.
La figura 1C muestra además una varita de identificación por radiofrecuencia (RFID). La varita de RFID se puede usar, en las proximidades de un transmisor de RFID, para extraer por lectura una información básica proporcionada por el transmisor de RFID. El transmisor de RFID puede ser un componente del dispositivo de supervisión (104) o de un sensor periférico (124) y puede proporcionar información estática tal como un ID. Considérese, por ejemplo, el uso de los dispositivos de supervisión (104) para realizar un seguimiento del equipaje en un aeropuerto. La seguridad aeroportuaria puede entonces ser capaz de obtener la identidad de un equipaje equipado con un dispositivo de supervisión, usando la varita de RFID. La varita de RFID (o lectores de RFID estacionarios) se puede usar además en otras aplicaciones de seguridad y/o de supervisión, tales como escenarios de registro en entradas y salidas de instalaciones, aplicaciones de hora de entrada/hora de salida, etc. La varita de RFID se puede equipar con una unidad de GPS, posibilitando obtener una ubicación en el momento en el que se obtiene información de RFID desde un transmisor de RFID. Adicionalmente o como alternativa, la varita de RFID se puede equipar con una interfaz de IoT, posibilitando que la varita de RFID (132) se comunique con uno o más puntos de acceso (112) con el fin de obtener una ubicación y/o de cargar información de RFID obtenida de un transmisor de RFID. Además, las varitas de RFID, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, se pueden equipar con una interfaz de comunicación de banda estrecha para establecer un enlace de banda estrecha (136), por ejemplo, un enlace de Bluetooth a otro dispositivo, tal como un teléfono inteligente (128) o un ordenador portátil (130). El enlace de banda estrecha puede posibilitar a un usuario acceder a datos de RFID, o bien de forma espontánea, por ejemplo, cuando se lee un transmisor de RFID, o bien en extracciones por lectura masivas, después de que se hayan explorado un número de transmisores de RFID.
Pasando a la figura 1D, se ilustran varias opciones para interconectar el concentrador (118) con los dispositivos informáticos en la nube (150), por ejemplo, usando Internet, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Se pueden usar un enlace ascendente de retroceso cableado (140), un enlace ascendente de retroceso celular (142) y/o un enlace ascendente de retroceso por satélite para interconectar el concentrador (118) con un dispositivo informático de nube, por ejemplo, el servidor de nube (152). Como alternativa, se puede usar cualquier otra conexión de datos, incluyendo cualquier tipo de conexión punto a punto o multipunto que esté disponible al menos temporalmente como un enlace de retroceso. En una realización de la invención, no se usa enlace de retroceso alguno, es decir que, el concentrador (118) está funcionando sin una interconexión a la nube (150) y, por lo tanto, solo se puede tener acceso al mismo usando dispositivos informáticos locales que tengan acceso al concentrador (118) a través del punto de acceso (112), como se ha descrito previamente con referencia a la figura 1C. Como alternativa, en una realización de la invención, no se usa el concentrador, es decir, los puntos de acceso se pueden conectar directamente al enlace de retroceso. Una configuración de este tipo puede ser adecuada si se considera que el enlace de retroceso es muy fiable. Como alternativa, si se considera que el enlace de retroceso es menos fiable, el concentrador puede proporcionar una funcionalidad completa o al menos parcial mientras la nube no sea alcanzable.
El enlace de retroceso cableado (140) puede ser, por ejemplo, una conexión cableada de Ethernet a un proveedor de servicios de Internet, una conexión de fibra óptica, una conexión de Internet de DSL, una conexión de Internet por cable, etc. Se puede usar cualquier tipo de interfaz de datos cableada adecuada para conectar el concentrador al entorno de nube (150). El enlace de retroceso celular puede ser cualquier tipo de conexión de datos celular, tal como una conexión de datos de 3G, de LTE o de 5G. Los expertos en la materia apreciarán que se puede usar cualquier tipo de enlace de datos cableado o inalámbrico como un enlace de retroceso, sin apartarse de la invención.
Pasando a la figura 1E, se muestra una cobertura de señal de radio ilustrativa por un único punto de acceso (112), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Como se ilustra, una región más pequeña que rodea el punto de acceso recibe cobertura de banda ancha (el círculo de trazo discontinuo), por ejemplo, a través de la señal de Wi-Fi del punto de acceso. Dentro de esta zona, se pueden instalar sensores que requieren un enlace de banda ancha, por ejemplo, cámaras. Una región más grande, que rodea el punto de acceso, recibe cobertura de banda estrecha por el enlace de IoT (108) (el círculo de trazo continuo). Aunque se pueden transmitir menos datos usando el enlace de IoT, la transmisión de datos usando el enlace de IoT puede requerir menos potencia y puede ser factible a lo largo de unas distancias más largas, en comparación con el enlace de banda ancha. Un dispositivo de supervisión (104), que se alimenta habitualmente por batería, puede usar, por lo tanto, el enlace de IoT en lugar del enlace de banda ancha. Los expertos en la materia pueden apreciar que las áreas que reciben cobertura de banda ancha y de banda estrecha dependen de varios factores, incluyendo la potencia de transmisión de los componentes implicados en las transmisiones de datos, los tipos de antenas que se estén usando, las características del terreno, etc.
Pasando a la figura 1F, se muestra una cobertura de señal de radio ilustrativa por múltiples puntos de acceso (112), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. En la configuración mostrada, los puntos de acceso están separados de modo que existe una superposición significativa entre la cobertura de banda ancha (los círculos de trazo discontinuo) proporcionada por los diferentes puntos de acceso, pero también entre la cobertura de banda estrecha (los círculos de trazo continuo) proporcionada por los diferentes puntos de acceso. Usando el conjunto de puntos de acceso, una región de cobertura (196) es cubierta completamente por señales de banda estrecha de al menos tres puntos de acceso. En una o más realizaciones de la invención, es deseable la superposición de la cobertura de banda estrecha proporcionada por múltiples puntos de acceso. Específicamente, en una región en donde un sensor recibe cobertura de banda estrecha por al menos tres señales de banda estrecha (por ejemplo, señales de IoT), las señales de un dispositivo de supervisión, recibidas por al menos tres puntos de acceso, se pueden usar para determinar la ubicación del dispositivo de supervisión, posibilitando de este modo, por ejemplo, realizar un seguimiento de la ubicación de un activo supervisado (102) equipado con un dispositivo de supervisión (104). La ubicación de un dispositivo de supervisión se puede determinar usando métodos de diferencia de tiempo de llegada (TDOA). En consecuencia, el seguimiento de la ubicación usando los métodos de TDOA se puede realizar en la región de cobertura (196) en la que al menos tres puntos de acceso pueden recibir transmisiones enviadas por el dispositivo de supervisión. El posicionamiento de TDOA puede proporcionar información de ubicación moderadamente exacta (por ejemplo, con una exactitud de aproximadamente 30-75 m), aunque la exactitud se puede deteriorar cuando sea mala la calidad de la recepción en uno o más de los puntos de acceso. Sin embargo, puede que la exactitud de medición no se vea fuertemente afectada por la presencia de edificios y de follaje. Como alternativa, el posicionamiento de indicación de intensidad de señal recibida (RSSI) puede proporcionar una información de ubicación con una exactitud limitada, (frecuentemente, no más exacta que aproximadamente 75 m), y puede permitir el posicionamiento incluso en condiciones difíciles, por ejemplo, cuando están disponibles menos de tres puntos de acceso. Además, si está equipado con un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS), la ubicación del dispositivo de supervisión se puede determinar usando el receptor de GPS. El posicionamiento por GPS no depende del intercambio de señales con los puntos de acceso y, por lo tanto, puede estar disponible en cualquier lugar, incluso fuera de la región de cobertura (196), aunque los requisitos de potencia pueden ser significativamente más altos cuando se depende de GPS. Además, las señales de GPS pueden ser bloqueadas por estructuras, follaje, etc. Sin embargo, habitualmente la exactitud es más alta que la exactitud de los métodos de TDOA y de RSSI.
En consecuencia, para posibilitar la determinación de ubicación de manera energéticamente eficiente en ciertas regiones, los puntos de acceso se pueden colocar estratégicamente de tal modo que tengan regiones de cobertura superpuestas, de tal modo que no se requiere el uso del posicionamiento por GPS, que consume mucha energía. En regiones en donde se deseen servicios de ubicación basada en TDOA, se puede instalar una red densa de puntos de acceso con un grado alto de solapamiento para asegurar que una cobertura superpuesta sea proporcionada por al menos tres puntos de acceso, al tiempo que, en otras regiones, se puede instalar una red dispersa de puntos de acceso. En estas otras regiones, se puede usar un posicionamiento de RSSI menos exacto o, si se requiere una ubicación exacta, se puede usar un posicionamiento por GPS.
Pasando a la figura 1G, se muestra una cobertura de señal de radio ilustrativa por múltiples puntos de acceso (112A, 112B), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Para cubrir áreas grandes de forma eficaz al tiempo que se permite una vida de batería prolongada, de hasta años, puede ser necesario que los puntos de acceso se desplieguen estratégicamente para cubrir el entorno supervisado deseado. La configuración mostrada en la figura 1G usa un punto de acceso primario (112A) que se interconecta directamente con un concentrador (118) y proporciona una interfaz con los puntos de acceso secundarios (112B). Usando el conjunto de puntos de acceso, una región de cobertura (198) es cubierta completamente por una señal de banda estrecha (círculos de trazo continuo), mientras que algunas áreas también son cubiertas por una señal de banda ancha (círculos de trazo discontinuo). En la configuración ilustrativa mostrada en la figura 1G, la parte izquierda de la región de cobertura (198) es cubierta por puntos de acceso colocados de forma dispersa, en donde las regiones de cobertura de banda ancha no se superponen. En contraposición, la parte derecha de la región de cobertura (198) es cubierta por puntos de acceso colocados de forma densa, en donde la cobertura de banda ancha se superpone, estableciendo de este modo una región contigua con una cobertura de señal de banda ancha. Por lo tanto, esas áreas pueden servir para diferentes fines. Por ejemplo, la parte izquierda se puede usar para supervisar sensores que requieran meramente una interfaz de comunicación de banda estrecha, por ejemplo, sensores meteorológicos o dispositivos de supervisión para activos que no requieran un seguimiento de TDOA. En contraposición, la parte derecha se puede usar para una vigilancia con dron que requiera una señal de banda ancha continua. Los expertos en la materia apreciarán que, aunque la figura 1g muestra el punto de acceso primario (112A) interconectándose con un concentrador (118), el concentrador no se requiere necesariamente. Por ejemplo, el punto de acceso primario (112A) se puede interconectar directamente con el entorno de nube (150). Además, para proporcionar cobertura para áreas más grandes y/o para números más grandes de activos a los que realizar un seguimiento, se pueden desplegar puntos de acceso adicionales, incluyendo puntos de acceso primarios y/o secundarios y/o concentradores adicionales.
Pasando a la figura 1H, se muestra un sistema de supervisión ilustrativo (110) que incluye múltiples segmentos de red (192, 194), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Cada uno de los segmentos de red (192, 194) se equipa con un concentrador (118) y múltiples puntos de acceso (112), proporcionando cobertura de supervisión. Como alternativa, estos segmentos de red se pueden hacer funcionar sin concentradores. Además, ambos segmentos de red funcionan usando el mismo plan de RF, es decir, usando el mismo protocolo y frecuencias de transmisión, descrito adicionalmente en la figura 6. El segmento de red 1 (192) está configurado como un sitio de múltiples usuarios, es decir, múltiples clientes (los clientes 1-4, sitio A) son atendidos por el segmento de red. Considérese, por ejemplo, un sistema de supervisión (110) que se instala en un centro de atención sanitaria que sea compartido por múltiples proveedores de atención sanitaria. Supóngase que estos proveedores de cuidado tienen en común que sus pacientes requieren supervisión. En consecuencia, los proveedores de cuidado acuerdan tener un sistema de supervisión común instalado por un proveedor de servicios de supervisión que ofrece la supervisión como un servicio. El cliente 1 es un proveedor de vida cotidiana asistida con pacientes que pueden padecer demencia y, por lo tanto, pueden quedar desorientados dentro de su entorno. Por lo tanto, el personal necesita ser capaz de localizar a estos pacientes. El cliente 2 es un proveedor de geriátrico con pacientes que necesitan temporalmente apoyo y pueden necesitar espontáneamente asistencia, requiriendo de este modo la localización de los pacientes siempre que estos necesiten asistencia. El cliente 3 es un centro de atención a la salud mental. Los pacientes pueden ser violentos o pueden intentar escapar y, por lo tanto, también es necesario que sean supervisados. El cliente 4 es un centro de rehabilitación para toxicómanos, en donde los pacientes también pueden ser violentos y pueden intentar escapar y, por lo tanto, también es necesario que sean supervisados. Se puede permitir que los pacientes del centro de vida cotidiana asistida y el centro de geriátrico se muevan libremente entre el centro de vida cotidiana asistida y el centro de geriátrico. En contraposición, el movimiento permitido de los pacientes del centro de atención a la salud mental y el centro de rehabilitación para toxicómanos se limita estrictamente a áreas dentro de sus instalaciones respectivas. El proveedor de vida cotidiana asistida opera además un segundo centro de vida cotidiana asistida en el sitio B que está separado del sitio A, y que es cubierto por el segmento de red 2 (194). Debido a que los segmentos de red 1 y 2 pertenecen al mismo sistema de supervisión, se puede intercambiar información acerca de los dispositivos entre los segmentos de red. En consecuencia, es sencillo mover pacientes entre el sitio A y el sitio B. Por lo tanto, el escenario de la figura 1H ilustra un sistema de supervisión de múltiples usuarios y de múltiples sitios, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Los expertos en la materia apreciarán que los sistemas de supervisión, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, son completamente ajustables a escala. Por ejemplo, los sistemas de supervisión pueden incluir cualquier número de sitios, cualquier número de clientes y cualquier número de pacientes o, hablando de manera general, activos a supervisar. Además, los sistemas de supervisión, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, se pueden distribuir de forma global. Por ejemplo, los sitios A y B pueden estar en continentes diferentes. Los segmentos de red pueden crecer hasta hacerse arbitrariamente grandes, con cualquier número de puntos de acceso y/o dispositivos de supervisión. Sin embargo, con el tiempo, un segmento de red con numerosos dispositivos se puede congestionar, o el concentrador del segmento de red se puede ver desbordado por el volumen de datos entrante. En un escenario de este tipo, el segmento de red se puede dividir en dos o más segmentos de red separados, cada uno con su propio concentrador y sus propios puntos de acceso.
Pasando a la figura 2A, se muestra una configuración de concentrador - nube de un sistema para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. La configuración de concentrador - nube incluye el concentrador (210), la nube (230) y la aplicación de usuario (250). Una plataforma de concentrador/nube (270), que se ejecuta conjuntamente en el concentrador (270) y en la nube (230) de una forma distribuida, proporciona soporte de extremo posterior para varios componentes del sistema de supervisión (110), como se describe adicionalmente con referencia a la figura 2B. Un usuario puede confiar en una aplicación de usuario (250) para acceder a la plataforma de concentrador/nube (270) a través del concentrador (210) y/o a través de la nube (230). Cada uno de estos componentes se describe posteriormente.
Los servicios, que se vuelven disponibles a través de la plataforma de concentrador/nube (270), pueden incluir, por ejemplo, proporcionar datos, recabados por el sistema de supervisión (110), al usuario, posibilitando que el usuario configure el sistema de supervisión, etc. Un usuario puede tener acceso a la plataforma de concentrador/nube (270) usando la aplicación de usuario (250), que se puede estar ejecutando en un dispositivo informático tal como un teléfono inteligente o un ordenador portátil. La aplicación de usuario (250), por lo tanto, puede proporcionar una interfaz de usuario configurada para posibilitar que el usuario acceda a la plataforma de concentrador/nube y reciba notificaciones acerca de eventos críticos. La aplicación de usuario puede incluir, por ejemplo, visualizaciones de alerta, mensajes de estado, capacidades de visualización de datos, capacidades de control y de configuración, etc. La aplicación de usuario puede proporcionar además campos de entrada de datos (por ejemplo, para configurar el sistema de supervisión), interfaces de control especializadas (por ejemplo, para controlar un dron), voz sobre IP (VoIP) y/o interfaces de pulsar para hablar y otras interfaces de comunicación que sean soportadas por enlaces de banda ancha proporcionados por los puntos de acceso. Implementaciones alternativas de la aplicación de usuario (250) pueden funcionar con otros dispositivos, por ejemplo, con un dispositivo de alerta de audio.
Dependiendo de si la aplicación de usuario (250) accede a la plataforma de concentrador/nube (270) a través del concentrador (210) o a través de la nube (230), la aplicación de usuario (250) se puede interconectar con la plataforma de concentrador/nube a través del servicio de aplicaciones (212) del concentrador (210) (por ejemplo, usando la interfaz de Wi-Fi de un teléfono inteligente) o a través del servicio de aplicaciones (232) de la nube (230) (por ejemplo, usando la interfaz de LTE del teléfono inteligente). Cuando un usuario está in situ, por ejemplo, conectado directamente a un punto de acceso usando un enlace de Wi-Fi, el acceso a la plataforma de concentrador/nube (270) puede presentar una latencia particularmente baja debido a que la interacción del dispositivo informático del usuario con el concentrador es local.
El concentrador (210) incluye un dispositivo informático configurado para realizar al menos una de las etapas descritas con referencia al diagrama de flujo de la figura 8, y una o más interfaces de comunicación que posibilitan que el concentrador se interconecte con uno o más puntos de acceso (112), la nube (230) y el dispositivo informático de usuario que ejecuta la aplicación de usuario (250). El dispositivo informático del concentrador puede ser, por ejemplo, un sistema integrado que incluye todos los componentes del dispositivo informático en una única tarjeta de circuito impreso (PCB), o un sistema sobre un chip (SOC), es decir, un circuito integrado (CI) que integra todos los componentes del dispositivo informático en un único chip. El dispositivo informático puede incluir uno o más núcleos de procesador, memoria asociada (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria caché, memoria flash, etc.), una o más interfaces de red (por ejemplo, una interfaz de Ethernet, una interfaz de Wi-Fi, una interfaz de Bluetooth, etc.), e interfaces con dispositivos de almacenamiento, dispositivos de entrada y de salida, etc. El dispositivo informático puede incluir además uno o más dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro, una unidad óptica tal como una unidad de disco compacto (CD) o una unidad de disco versátil digital (DVD), memoria flash, etc.) y numerosos otros elementos y funcionalidades. En una realización de la invención, el dispositivo informático incluye un sistema operativo que puede incluir una funcionalidad para ejecutar los métodos descritos adicionalmente en lo sucesivo. Los expertos en la materia apreciarán que la invención no está limitada a la configuración mencionada anteriormente del dispositivo informático.
La nube (230), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, puede estar formada por múltiples/muchos dispositivos informáticos interconectados en red. Estos dispositivos informáticos se pueden distribuir, geográfica y organizacionalmente, de cualquier manera. Por ejemplo, algunos de estos dispositivos informáticos se pueden ubicar en un centro de datos, mientras que otros de eso dispositivos informáticos pueden ser servidores físicos o virtuales individuales. Un sistema informático ilustrativo, como el que se puede usar en la nube, se muestra en la figura 7. Uno o más de los dispositivos informáticos puede alojar la plataforma de concentrador/nube (270), de manera análoga a cómo la plataforma de concentrador/nube se aloja en el concentrador (210). Aunque los componentes de la plataforma de concentrador/nube que se están ejecutando en el concentrador (210) y que se están ejecutando en un dispositivo informático en la nube (230) pueden funcionar por separado, estos están interconectados, por ejemplo, a través del enlace de retroceso (140), posibilitando de este modo la sincronización entre estos componentes. En consecuencia, la misma información puede estar disponible, con independencia de si la aplicación de usuario se conecta a través del concentrador (210) o a través de la nube (230). Aun así, pueden existir discrepancias temporales, por ejemplo, durante las ocasiones en las que se interrumpe el enlace de retroceso (140) y, por lo tanto, no está disponible una sincronización. Además, debido a que, por ejemplo, un procesamiento de datos adicional y más completo se puede realizar en la nube, los datos adicionales resultantes del procesamiento adicional pueden estar disponibles al conectarse a la plataforma de concentrador/nube (270) a través de la nube. Sin embargo, tales datos también pueden estar disponibles a través del concentrador (210), si se sincronizan con el concentrador (210) a través del enlace de retroceso (140). La nube puede ejecutar múltiples instancias de la plataforma de concentrador/nube con el fin de soportar la carga de muchos sitios y/o de muchos usuarios. Dependiendo de la configuración de la plataforma de concentrador/nube, los datos entrantes, es decir, los datos recibidos desde un concentrador particular, un dispositivo particular, un sitio particular o un cliente particular, se pueden distribuir entre múltiples instancias, o se pueden asignar de forma consistente a la misma instancia, usando, por ejemplo, una configuración de anillo de troceo consistente.
Los expertos en la materia reconocerán que pueden existir otras configuraciones que se aparten de la configuración presentada en la figura 2A, sin apartarse de la invención. Por ejemplo, en los sistemas de supervisión (110) que no incluyen una interfaz con la nube (230), la plataforma de concentrador/nube (270) se puede ejecutar únicamente en el concentrador. En un escenario de este tipo, el concentrador está configurado para "retroceder por sí mismo" es decir, que el concentrador puede recopilar y consolidar datos de dispositivo de supervisión y puede realizar parte o incluso la totalidad del procesamiento que, de lo contrario, se realizaría en la nube. De manera similar, en sistemas de supervisión en los que los puntos de acceso (112) se interconectar directamente con la nube (230), la plataforma de concentrador/nube (270) se puede ejecutar únicamente en la nube. Toda la funcionalidad, incluso la funcionalidad que habitualmente sería proporcionada por el concentrador, se puede proporcionar, en este caso, en la nube. En una o más realizaciones de la invención, la configuración del sistema de supervisión, con o sin un concentrador, puede ser transparente, es decir, que los dispositivos de supervisión u otros dispositivos pueden operar de la misma manera, con independencia de la presencia de un concentrador. De manera similar, un usuario puede experimentar el mismo sistema de supervisión, con independencia de si el concentrador está, o no, presente.
Pasando a la figura 2B, se muestran detalles adicionales de la plataforma de concentrador/nube (270). En una o más realizaciones de la invención, la plataforma de concentrador - nube se organiza en capas. Los servicios esenciales (276) proporcionan funcionalidades básicas tales como almacenamiento de datos, red y mensajería. Como complemento a los servicios esenciales (276), los servicios de loT (274) proporcionan servicios que son específicos para las redes de loT, pero que no necesariamente son específicos para una aplicación particular, tal como el uso en un entorno de atención sanitaria. Por lo tanto, los servicios de loT pueden incluir, por ejemplo, servicios de ubicación (por ejemplo, basados en GPS, en TDOA o en RSSI), configuraciones y servicios de red de loT, etc. La capa de más arriba incluye servicios específicos de la aplicación y/o del entorno (272). Estos servicios, en el caso de un entorno de atención sanitaria, pueden incluir, por ejemplo, análisis de los signos vitales de los pacientes, una interfaz de seguimiento de la ubicación de los pacientes, etc. En contraposición, en el caso del entorno de un campo petrolífero, estos servicios pueden incluir, análisis de operaciones de conductos. Se pueden añadir capas específicas de la aplicación adicionales, sin apartarse de la invención. La plataforma de concentrador/nube es, por lo tanto, modular, permitiendo la adaptación a muchas aplicaciones, dependiendo de los servicios seleccionados para la ejecución en la plataforma de concentrador/nube.
Estos servicios, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, pueden estar disponibles a través del concentrador (210) y/o a través de la nube (230). Se puede realizar una sincronización entre los servicios que se ejecutan en la nube y los servicios que se ejecutan en el concentrador, manteniendo de este modo la consistencia entre el concentrador y la nube. Siempre que esté disponible un enlace de comunicación (por ejemplo, el enlace de retroceso (140)), los datos disponibles a través del concentrador y a través de la nube pueden ser idénticos. Sin embargo, si el enlace de comunicación queda temporalmente no disponible, los datos que se acumulen en el concentrador pueden no estar disponibles a través de la nube. Se puede realizar una sincronización una vez que se haya reestablecido el enlace de comunicación, para actualizar la nube con los datos disponibles en el concentrador. En consecuencia, está disponible una vista de datos consistente a través del concentrador y la nube, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.
Pasando a las figuras 3A y 3B, se muestran puntos de acceso (300), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. En la figura 3A, se muestra el diseño general de un punto de acceso ilustrativo y, en la figura 3B, se ilustra la arquitectura del punto de acceso. El punto de acceso ilustrativo mostrado en la figura 3A incluye una antena de interfaz de banda ancha (302), una antena de GPS (312), una antena de radio de loT (322) y unas células solares (332). Como se muestra en la figura 3B, el punto de acceso incluye además una interfaz de banda ancha (304), una interfaz de GPS (314) y una interfaz de radio de loT (324).
La interfaz de banda ancha (304) usa la antena de banda ancha (302) para enviar y recibir transmisiones de datos de banda ancha cuando está en contacto con, por ejemplo, otros puntos de acceso, como se ilustra en la figura 1B, y/o con otros dispositivos tales como teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, cámaras y/o drones, que también estén equipados con interfaces de banda ancha. La interfaz de banda ancha puede soportar conexiones de malla, punto a punto y multipunto. La interfaz de banda ancha se puede basar en la norma de Wi-Fi, usando, por ejemplo, las bandas de radio de 2,4 y/o 5 GHz. Como alternativa, la interfaz de banda ancha puede ser una interfaz de datos celular, por ejemplo, una interfaz de 3G o de 4G/LTE o de 5G, o cualquier otra interfaz de datos inalámbrica, sin apartarse de la invención.
La interfaz de GPS (314) usa la antena de GPS (312) para obtener señales de posición desde el sistema de posicionamiento global o desde servicios de navegación por satélite alternativos. La señal de posición posibilita que el punto de acceso determine de forma exacta su propia posición. En una o más realizaciones de la invención, la interfaz de GPS obtiene además una base de tiempos exacta que puede ser usada por el punto de acceso para realizar tareas de localización usando métodos de t DoA, como se describe adicionalmente en lo sucesivo.
La interfaz de radio de loT (324) usa la antena de radio de loT (322) para comunicarse con uno o más dispositivos loT, tales como los dispositivos de supervisión (104). La interfaz de loT se puede basar en una norma de red de área extensa de baja energía tal como, por ejemplo, LoRa. El enlace de banda estrecha resultante es particularmente adecuado para las comunicaciones entre el punto de acceso y los dispositivos de supervisión u otros sensores, debido a sus requisitos de baja energía, su largo alcance y su capacidad para interconectarse con muchos dispositivos de supervisión y/u otros dispositivos. En una o más realizaciones de la invención, la interfaz de radio de loT (324) soporta ampliaciones de protocolo de comunicación implementadas sobre uno de un protocolo de comunicación de loT existente para proporcionar comunicaciones programadas y balizas de temporización como se analiza adicionalmente en lo sucesivo, con referencia a la figura 6.
En una o más realizaciones de la invención, el punto de acceso (300) incluye además un motor de procesamiento de puntos de acceso (342). El motor de procesamiento de puntos de acceso puede manejar el procesamiento de los datos recibidos desde dispositivos de supervisión y otros sensores, y puede coordinar la carga de los datos procesados o bien en el concentrador o bien en la nube. El procesamiento de los datos puede implicar, por ejemplo, la agregación de datos, la filtración de datos, la fusión de datos, la compresión de datos y/o el cifrado de datos.
En una o más realizaciones de la invención, el punto de acceso (300) incluye además un motor de localización de dispositivos de supervisión (344). El motor de localización de dispositivos de supervisión se puede usar para determinar las ubicaciones de dispositivos de supervisión que están dentro de la región de cobertura del punto de acceso. La localización se puede realizar, por ejemplo, usando métodos de TDOA. Usando el método de TDOA, se puede realizar una triangulación, basándose en las diferencias en el retardo de tiempo de una transmisión de datos por un dispositivo de supervisión, recibida por al menos tres puntos de acceso. El motor de localización de dispositivos de supervisión de un punto de acceso puede usar esta información de retardo de tiempo para determinar la ubicación del dispositivo de supervisión responsable de la transmisión de datos. Debido a que los métodos de TDOA dependen de la disponibilidad de una base de tiempos exacta para los dispositivos de supervisión cuya ubicación se vaya a determinar, unas ampliaciones de protocolo de comunicación que posibilitan la diseminación de una base de tiempos exacta a los dispositivos de supervisión a través del enlace de loT, como se analiza con referencia a la figura 6, son usadas por el punto de acceso. Como alternativa, el motor de localización de dispositivos de supervisión puede extraer la ubicación de un dispositivo de supervisión de un mensaje proporcionado por un sensor equipado con una unidad de GPS. Además, el motor de localización de dispositivos de supervisión también puede determinar una ubicación de un dispositivo de supervisión basándose en la intensidad de señal de una transmisión de datos obtenida del dispositivo de supervisión, usando el método de RSSI. Los expertos en la materia apreciarán que, aunque el método realizado por el motor de localización de dispositivos de supervisión se describe con respecto a los dispositivos de supervisión, cualquier dispositivo que esté equipado con una interfaz de loT, y que sea capaz de comunicarse con los puntos de acceso, puede ser localizado por el motor de localización de dispositivos de supervisión.
El motor de procesamiento de puntos de acceso (342) y el motor de localización de dispositivos de supervisión (344) pueden ser software que se ejecuta en un dispositivo informático (no mostrado) del punto de acceso (300). El dispositivo informático del concentrador puede ser, por ejemplo, un sistema integrado que incluye todos los componentes del dispositivo informático en una única tarjeta de circuito impreso (PCB), o un sistema sobre un chip (SOC), es decir, un circuito integrado (CI) que integra todos los componentes del dispositivo informático en un único chip. El dispositivo informático puede incluir uno o más núcleos de procesador, memoria asociada (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria caché, memoria flash, etc.), e interfaces con dispositivos de almacenamiento, dispositivos de entrada y de salida, etc. El dispositivo informático puede incluir además uno o más dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro, una unidad óptica tal como una unidad de disco compacto (CD) o una unidad de disco versátil digital (DVD), memoria flash, etc.) y numerosos otros elementos y funcionalidades. En una realización de la invención, el dispositivo informático incluye un sistema operativo que puede incluir una funcionalidad para ejecutar los métodos descritos adicionalmente en lo sucesivo. Los expertos en la materia apreciarán que la invención no está limitada a la configuración mencionada anteriormente del dispositivo informático.
En una o más realizaciones de la invención, el punto de acceso incluye además un sistema de alimentación que puede incluir las células solares (332), una batería (334) y un controlador de carga (336), que alimentan al punto de acceso. La batería puede ser capaz de realizar un ciclo profundo para garantizar un funcionamiento continuado durante la noche o en condiciones nubladas cuando la alimentación proporcionada por las células solares es insuficiente. Las células solares se pueden dimensionar para posibilitar la alimentación del punto de acceso al tiempo que también se recarga la batería. Como alternativa, el punto de acceso se puede alimentar externamente, por ejemplo, usando una alimentación a través de Ethernet (PoE) o usando una entrada de alimentación dedicada. El controlador de carga en combinación con el motor de procesamiento de puntos de acceso (342) puede proporcionar carga, estado de batería y análisis de consumo de energía, posibilitando la gestión de energía del punto de acceso. Se puede usar energía de corriente continua (CC) y datos sobre el enlace de energía de CC para alimentar el punto de acceso por medio del sistema de alimentación, pero también para posibilitar que el controlador de carga comunique información de estado (tal como nivel de batería, temperatura, etc.) al punto de acceso.
Las figuras 3C-3G muestran un ensamblaje de punto de acceso y de concentrador ilustrativo, en el que un concentrador y un punto de acceso se instalan en combinación sobre un poste. El ensamblaje (390) incluye el punto de acceso (300), un poste de antena (392), unas células solares (332) y una caja de concentrador y de batería (394). Como alternativa, el ensamblaje de punto de acceso y de concentrador puede ser alimentado por voltaje de línea de CA, de forma o bien continua o bien intermitente. En este caso, el ensamblaje de punto de acceso y de concentrador puede no estar equipado con células solares, sino que puede incluir, en su lugar, circuitos de conversión de CA a CC para alimentar el ensamblaje de punto de acceso y de concentrador y/o para cargar la batería. Aunque el punto de acceso (300) se instala cerca de la parte superior del poste de antena (392), para una recepción mejorada, el concentrador (318) se puede alojar en la caja de concentrador y de batería (394), junto con la batería (334) y el controlador de carga (336) cerca de la base del poste de antena (392), facilitando de este modo el acceso. El punto de acceso (300) se puede conectar al concentrador (318), usando un cable de Ethernet, que también puede alimentar el punto de acceso usando PoE. En una realización de la invención, el poste de antena (392) se puede hacer pivotar hacia una posición horizontal, facilitando de ese modo la instalación y el mantenimiento del punto de acceso (300) cerca de la parte superior del poste de antena como se ilustra en la figura 3G
La figura 4 muestra un dispositivo de supervisión (400) de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.Un dispositivo de supervisión puede usarse para supervisar un activo, incluyendo la ubicación del activo y otras variables, como se analiza posteriormente. El dispositivo de supervisión se puede equipar con un elemento de montaje o de unión que es específico de la aplicación. Por ejemplo, en aplicaciones industriales o comerciales, el dispositivo de supervisión se puede atornillar de forma permanente al equipo a supervisar. En aplicaciones para animales, el dispositivo de supervisión se puede unir usando un pasador de oreja o collar. Además, en aplicaciones para seres humanos, el dispositivo de supervisión se puede diseñar como una pulsera, un monitor de tobillo o como una unidad que se puede llevar puesta en un bolsillo. El dispositivo de supervisión se puede instalar además sobre un casco de seguridad, debido a que este puede ser usado por trabajadores en las industrias del petróleo y el gas, la construcción, el refinado y otras industrias. En tales aplicaciones, el dispositivo de supervisión puede ser una etiqueta que se une a la parte frontal o a la parte posterior de un casco de seguridad. En aplicaciones de automoción, el dispositivo de supervisión puede ser una etiqueta que está colgando del espejo retrovisor. Si los dispositivos de supervisión se usan para realizar un seguimiento de la ubicación, la temperatura y/o el nivel de llenado de depósitos portátiles, tales como depósitos de propano, estos dispositivos de supervisión se pueden equipar con monturas para unir permanente o temporalmente los dispositivos de supervisión a estos depósitos. Los expertos en la materia apreciarán que el dispositivo de supervisión es adecuado para muchas aplicaciones y, por lo tanto, se puede adaptar para incluir elementos de montaje según sea necesario. El dispositivo de supervisión se puede equipar además con una etiqueta de RFID. La etiqueta de RFID puede almacenar electrónicamente información tal como un identificador único específico del activo. La etiqueta de RFID puede ser pasiva, es decir, que no requiere una batería, y puede ser alimentada electromagnéticamente por un lector cercano, por ejemplo, la varita de RFID (132), previamente analizada en la figura 1C. El dispositivo de supervisión puede incluir además componentes activos, incluyendo uno o más sensores externos (406). Los datos de estos sensores pueden transmitirse a uno o más de los puntos de acceso introducidos previamente usando el enlace de IoT. Los sensores externos pueden ser sensores fisiológicos (por ejemplo, sensores de presión sanguínea o de frecuencia cardiaca) o sensores para variables de entorno tales como la temperatura, la humedad, etc. Estos sensores pueden tener una interfaz cableada u óptica (por ejemplo, de infrarrojos) con el dispositivo de supervisión.
En una o más realizaciones de la invención, el dispositivo de supervisión (400) incluye un transceptor de IoT (410). El transceptor de IoT (410) se puede configurar para comunicarse con uno o más puntos de acceso, usando un protocolo de IoT tal como LoRa. Las comunicaciones pueden incluir, pero no se limitan a, la recepción de una base de tiempos desde uno o más puntos de acceso, la recepción de una configuración, la recepción de un firmware, el envío de datos de dispositivo de supervisión, por ejemplo, datos previamente recopilados por uno de los sensores descritos posteriormente, y/o el envío de datos de estado de dispositivo de supervisión, tales como errores, nivel de batería, etc. La actividad del transceptor de IoT se puede optimizar para minimizar el consumo de energía. Por ejemplo, el transceptor de IoT puede estar en un modo de inactividad profunda siempre que no se requiera transmisión de datos alguna.
En una o más realizaciones de la invención, el dispositivo de supervisión (400) incluye además un procesador (412). El procesador puede recabar datos desde uno o más de los sensores descritos posteriormente y puede procesar los datos para la transmisión a través del transceptor de IoT. Las transmisiones se pueden realizar según lo especificado por la superposición de protocolo de comunicación de IoT, descrita adicionalmente con referencia a la figura 6, para minimizar faltas de eficiencia en la comunicación tales como colisiones con datos enviados por otros dispositivos de supervisión y/o para conservar energía de batería. La organización de los datos según lo indicado por la superposición de protocolo de comunicación de IoT puede ser realizada por el procesador (412). El procesador puede ser una unidad de microcontrolador (MCU) que se puede implementar como un sistema sobre un chip (SOC). El procesador se puede seleccionar basándose en requisitos computacionales y requisitos de vida de batería.
En una realización de la invención, el dispositivo de supervisión (400) puede incluir un receptor de GPS (414), dispositivos de detección (416) y/o un transceptor de sensor periférico (418). El receptor de GPS, si está presente, se puede usar para determinar la ubicación del activo cuando no están disponibles otros métodos, más eficientes desde el punto de vista energético, para determinar la ubicación (tales como TDOA y/o RSSI), por ejemplo, cuando el número de puntos de acceso que están simultáneamente en comunicación con el dispositivo de supervisión no sea suficiente o los datos de ubicación resultantes no sean lo suficientemente exactos. Cuando no está en uso, el receptor de GPS puede estar en un modo de inactividad profunda o completamente apagado. Se pueden usar uno o más dispositivos de detección (416) para obtener mediciones desde el activo supervisado (102) o el entorno circundante. Estos dispositivos de detección pueden incluir, pero no se limitan a, sensores de presión para aplicaciones de gas y/o de líquido, sensores de fuga de aire o de gas, sensores de nivel de llenado, por ejemplo, para depósitos de almacenamiento, sensores de posición de válvula (por ejemplo, para supervisar la función de válvulas), sensores de peso y/o de esfuerzo (incluyendo flexión, torsión, etc.) y sensores de temperatura, sensores de espectroscopía (para realizar análisis químicos más allá de una detección de gases básica), sensores de uso o de entrega de energía, etc. Los uno o más dispositivos de detección (416) se pueden interconectar con el procesador (412) usando interfaces digitales y/o analógicas.
En una o más realizaciones de la invención, el dispositivo de supervisión (400) se equipa además con una interfaz de control (no mostrada). La interfaz de control puede incluir salidas analógicas o digitales, incluyendo sistemas de bus de comunicación, y/o relés, motores o cualquier otro equipo que se pueda usar para controlar funciones del activo supervisado (102) y/u otros componentes en las proximidades del activo supervisado. Los expertos en la materia apreciarán que la interfaz de control se puede usar para controlar cualquier función del activo supervisado, o funciones de los otros componentes en el entorno supervisado.
El transceptor de sensor periférico (418) presente opcionalmente, en una realización de la invención, establece un enlace de datos con uno o más sensores periféricos, tales como el sensor analizado posteriormente, con referencia a la figura 5. El enlace de datos puede ser de muy baja energía, limitado a un alcance de solo, por ejemplo, 0,914 a 1,823 metros (tres a seis pies). Una frecuencia de transmisión puede estar en un intervalo adecuado para penetrar tejido. Se pueden usar circuitos sumamente eficientes desde el punto de vista energético (tales como amplificación de clase C) para minimizar el consumo de energía, en particular en el lado del sensor periférico, que puedan necesitar funcionar usando baterías pequeñas. El enlace de datos puede usar un protocolo de comunicación análogo al protocolo descrito adicionalmente en lo sucesivo con referencia a la figura 6, aunque se puede proporcionar una versión simplificada (por ejemplo, menos intervalos de comunicación).
En una o más realizaciones de la invención, los componentes del dispositivo de supervisión se alimentan por batería. La batería (424) puede ser una batería recargable o no recargable que puede o no ser reemplazable, seleccionada para alimentar los componentes del dispositivo de supervisión durante un período específico, por ejemplo, durante múltiples meses o años. Si la batería es recargable, un controlador de energía o de carga (426) puede controlar la carga de la batería, por ejemplo, desde unas células solares (422) u otras fuentes de energía externa, tales como energía proporcionada de manera inductiva. El controlador de potencia/carga puede además comunicar información de estado de batería al procesador (412). Esta información de estado se puede comunicar a un punto de acceso, por ejemplo, cuando se detecta un nivel de batería bajo. Además, el nivel de batería puede gobernar directamente el funcionamiento del dispositivo de supervisión. Por ejemplo, cuando se detecte un nivel de batería bajo, se puede reducir la frecuencia de comunicación, se pueden desactivar ciertos sensores, etc. Se pueden usar fuentes de alimentación externas, por ejemplo, si el dispositivo de supervisión es estacionario.
La figura 5 muestra un sensor periférico, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.El sensor periférico (500) puede incluir una instrumentación de detección (502), circuitos electrónicos (510), una antena (522) y una batería (532). Dependiendo del entorno para el que se ha diseñado el sensor periférico (400), el sensor periférico se puede sellar herméticamente, por ejemplo, para evitar que entren fluidos en el sensor. La instrumentación de detección puede incluir, pero no se limita a, sensores de presión para aplicaciones de gas y/o de líquido, sensores de fuga de aire o de gas, sensores de nivel de llenado, por ejemplo, para depósitos de almacenamiento, sensores de posición de válvula (por ejemplo, para supervisar la función de válvulas), sensores de peso y/o de esfuerzo (incluyendo flexión, torsión, etc.) y sensores de temperatura, sensores de espectroscopía (para realizar análisis químicos más allá de una detección de gases básica), sensores de uso o de entrega de energía, etc. Considérese, por ejemplo, la aplicación de dispositivos de supervisión y sensores periféricos en entornos de minería, de refinado o industriales. Los sensores periféricos pueden incluir sensores de gas, configurados para proporcionar, de forma individual, advertencias tempranas de peligro a los trabajadores. Como alternativa, en otro escenario, un dispositivo de supervisión se usa para supervisar el nivel de llenado de un depósito de almacenamiento. Un sensor periférico, que se interconecta con el dispositivo de supervisión, puede supervisar además una bomba para supervisar vibraciones, consumo de energía, incluyendo consumo de energía estática y transitoria, y/o para controlar la bomba y, por lo tanto, indirectamente, el nivel de llenado del depósito de almacenamiento. Los expertos en la materia apreciarán que el sensor periférico, cuando se equipa con una interfaz de control, se puede usar para controlar cualquier función del activo supervisado, o funciones de los otros componentes en el entorno supervisado.
Los circuitos electrónicos (510), de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, incluyen un procesador (504) y un transceptor de sensor periférico (506). El procesador (504) puede ser una unidad particularmente eficiente desde el punto de vista energético, tal como un microcontrolador que se puede implementar como un sistema sobre un chip (SOC). El procesador se puede seleccionar basándose en requisitos computacionales y requisitos de vida de batería. Los sensores periféricos usados temporalmente pueden solo necesitar permanecer en funcionamiento durante unos pocos días, mientras que las versiones instaladas permanentemente del sensor periférico pueden necesitar estar operativas durante el tiempo de vida del activo supervisado. El transceptor de sensor periférico (506) está configurado para interconectar el sensor periférico con el dispositivo de supervisión (400) a lo largo de una distancia corta usando una señal de baja energía con unos requisitos de energía mínimos, con el fin de comunicar los datos periféricos recopilados al dispositivo de supervisión, desde donde estos se pueden enviar a un punto de acceso.
La batería (532) puede ser una batería recargable, o una no recargable, seleccionada para alimentar los componentes del sensor periférico durante un período especificado, que varía de unos pocos días hasta el tiempo de vida del activo. Si la batería es recargable, un controlador de energía (534) puede controlar la carga de la batería a partir de energía proporcionada de manera inductiva. El controlador de potencia puede además comunicar información de estado de batería al procesador (504). Esta información de estado se puede comunicar a un punto de acceso, por ejemplo, cuando se detecta un nivel de batería bajo. Además, el nivel de batería puede gobernar directamente el funcionamiento del sensor periférico. Por ejemplo, cuando se detecte un nivel de batería bajo, se puede reducir la frecuencia de comunicación, se pueden desactivar ciertos sensores, etc.
Pasando a la figura 6, se muestra una superposición de protocolo de comunicación de IoT, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. La superposición de protocolo de comunicación de IoT se diseña para posibilitar la distribución de una base de tiempos exacta por un punto de acceso a dispositivos de supervisión u otros dispositivos que se comuniquen con el punto de acceso. La superposición de protocolo de comunicación de loT establece además reglas para los intercambios de datos en forma de bandas de frecuencia e intervalos de tiempo a usar para comunicaciones, para reducir o eliminar colisiones que, de lo contrario, puedan ocurrir cuando múltiples dispositivos de supervisión intenten transmitir simultáneamente datos. En una o más realizaciones de la invención, la superposición de protocolo de comunicación de loT se puede usar para ampliar protocolos de loT existentes, tales como LoRa o SigFox, pero también otros protocoles, tales como el protocolo de Wi-Fi de 802.11. La figura 6 muestra una superposición de protocolo de comunicación de loT (600) en la que se establecen una supertrama (602) y unas tramas (604). El inicio de cada trama es marcado por una baliza (612), emitida por el punto de acceso. Una baliza puede incluir o puede ir seguida de una comunicación de varios datos a los dispositivos de loT dentro del alcance del punto de acceso. Los datos pueden incluir una base de tiempos precisa que el punto de acceso puede haber obtenido de su unidad de GPS. Los datos pueden incluir además una especificación de la superposición de protocolo de comunicación de loT, informando de este modo a los dispositivos de loT que se supone que se comunican con el punto de acceso de la temporización y la frecuencia de los intervalos de tiempo asignados a los mismos para la transmisión de datos.
La baliza puede entonces ir seguida de transmisiones de datos de sensor en los intervalos de comunicación (616). Cada intervalo de comunicación puede ser de una duración fija y se puede ubicar a una frecuencia establecida. En la superposición de protocolo de comunicación de loT (600) ilustrativa de la figura 6, una trama incluye 24 intervalos de comunicación. Se pueden transmitir simultáneamente grupos de 8 intervalos de comunicación usando frecuencias diferentes. Los intervalos de comunicación se pueden asignar de cualquier manera. Por ejemplo, una comunicación por medio de un dispositivo de loT particular se puede realizar usando un único intervalo de comunicación asignado o, si es necesario, múltiples intervalos de comunicación que puedan ocurrir en paralelo en frecuencias (canales) diferentes y/o posteriormente. No se puede asignar intervalo de comunicación alguno a múltiples dispositivos para evitar colisiones de comunicación. Una trama (x04) finaliza con un tiempo de guarda de baliza (x14), durante el cual no se puede permitir comunicación alguna por ninguno de los dispositivos de loT que dependan de la superposición de protocolo de comunicación de loT. Sin embargo, otros dispositivos de loT que sean meramente capaces de comunicarse usando el protocolo de comunicación de loT subyacente, pero no la superposición de protocolo de comunicación de loT, se pueden comunicar durante el tiempo de guarda de baliza.
En total, la superposición de protocolo de comunicación de loT (600) proporciona 72 intervalos de comunicación (616). En consecuencia, se pueden formar hasta 72 comunicaciones individuales en una única supertrama (602). Si estas 72 comunicaciones no son suficientes para dar servicio a todos los dispositivos de loT, la superposición de protocolo se puede modificar de varias maneras sin apartarse de la invención. Por ejemplo, una supertrama se puede configurar para incluir más de tres tramas. Adicionalmente o como alternativa, una trama puede incluir más de tres intervalos de comunicación consecutivos y/o se pueden usar frecuencias (canales) adicionales para permitir la transmisión simultánea de intervalos de comunicación adicionales. La misma superposición de protocolo de comunicación de loT puede ser usada por todos los puntos de acceso en todo un sitio.
En una o más realizaciones de la invención, no todos los canales que estén disponibles en el protocolo de comunicación de loT subyacente son usados por la superposición de protocolo de comunicación de loT. Los canales que no se vuelvan disponibles se pueden usar para soportar dispositivos que no estén diseñados para trabajar con la superposición de protocolo de comunicación de loT, al tiempo que son capaces de usar los protocolos de loT subyacentes. Tales canales también se pueden usar para transmisiones largas, tal como un firmware proporcionado durante la comunicación.
La figura 7 muestra un sistema informático de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Las realizaciones de la invención pueden implementarse en un sistema informático. Se puede usar cualquier combinación de hardware móvil, de escritorio, de servidor, integrado o de otros tipos. Por ejemplo, como se muestra en la figura 7, el sistema informático (700) puede incluir uno o más procesadores de ordenador (702), memoria asociada (704) (por ejemplo, memoria de acceso aleatoria (RAM), memoria caché, memoria flash, etc.), uno o más dispositivo de almacenamiento (706) (por ejemplo, un disco duro, una unidad óptica tal como una unidad de disco compacto (CD) o una unidad de disco versátil digital (DVD), una llave de memoria flash, etc.), y numerosos otros elementos y funcionalidades. El procesador o procesadores de ordenador (702) pueden ser un circuito integrado para procesar instrucciones. Por ejemplo, el procesador o procesadores de ordenador pueden ser de uno o más núcleos, o micronúcleos de un procesador. El sistema informático (700) también puede incluir uno o más dispositivos de entrada (710), tales como una pantalla táctil, un teclado, un ratón, un micrófono, una almohadilla táctil, un lápiz electrónico o cualquier otro tipo de dispositivo de entrada. Además, el sistema informático (700) puede incluir uno o más dispositivos de salida (708), tales como una pantalla (por ejemplo, un visualizador de cristal líquido (LCD), un visualizador de plasma, una pantalla táctil, un monitor de tubo de rayos catódicos (CRT), un proyector u otro un dispositivo de visualización), una impresora, un almacenamiento externo o cualquier otro dispositivo de salida. Uno o más del dispositivo o dispositivos de salida pueden ser iguales o diferentes que el dispositivo o dispositivos de entrada. El sistema informático (700) se puede conectar a una red (712) (por ejemplo, una red de área local (LAN), una red de área extensa (WAN) tal como Internet, una red móvil o cualquier otro tipo de red) a través de una conexión de interfaz de red (no mostrada). Los dispositivos de entrada y de salida se pueden conectar de forma local o remota (por ejemplo, a través de la red (712)) conectada al procesador o procesadores de ordenador (702), la memoria (704) y el dispositivo o dispositivos de almacenamiento (706). Existen muchos tipos diferentes de sistemas informáticos y el dispositivo o dispositivos de entrada y de salida mencionados anteriormente pueden adoptar otras formas.
Las instrucciones de software en forma de código de programa legible por ordenador para realizar las realizaciones de la invención se pueden almacenar, en su totalidad o en parte, de forma temporal o permanente en un medio legible por ordenador no transitorio tal como un CD, un DVD, un dispositivo de almacenamiento, un disco flexible, una cinta, una memoria flash, una memoria física o cualquier otro medio de almacenamiento legible por ordenador. Específicamente, las instrucciones de software pueden corresponder a código de programa legible por ordenador que, cuando sea ejecutado por un procesador, esté configurado para realizar las realizaciones de la invención.
Además, uno o más elementos del sistema informático (700) mencionado anteriormente se pueden ubicar en una ubicación remota y conectarse a otros elementos a través de una red (712). Además, las realizaciones de la invención se pueden implementar en un sistema distribuido que tenga una pluralidad de nodos, en donde cada porción de la invención se puede ubicar sobre un nodo diferente dentro del sistema distribuido. En una realización de la invención, el nodo corresponde a un dispositivo informático diferenciado. Como alternativa, el nodo puede corresponder a un procesador de ordenador con memoria física asociada. El nodo puede corresponder, como alternativa, a un procesador de ordenador o a un micronúcleo de un procesador de ordenador con memoria y/o recursos compartidos.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo que describe métodos para supervisar activos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. El método se puede usar, por ejemplo, para realizar un seguimiento de la ubicación de personas o equipos y/o señales fisiológicas de individuos a los que se realiza un seguimiento. El método se puede ejecutar repetidamente a lo largo del tiempo, posibilitando de este modo que un usuario supervise continuamente los activos móviles y detecte cambios, por ejemplo, cuando los activos se mueven, cuando cambia su estado o cambian las condiciones del entorno, etc.
En la etapa 800, los datos de supervisión se recopilan de los activos que están equipados con dispositivos de supervisión. Los datos se pueden recopilar de los varios sensores de un dispositivo de supervisión, pero también de sensores periféricos, si se usan sensores periféricos. La recopilación puede ocurrir según lo programado, por ejemplo, basándose en una base de tiempos proporcionada por la superposición de protocolo de comunicación de loT o de forma espontánea, por ejemplo, a petición o cuando se detecte un suceso particular. La recopilación de datos por un dispositivo de supervisión puede ser independiente de la recopilación de datos por otros dispositivos de supervisión. Los datos recopilados pueden ser almacenados en memoria intermedia por el dispositivo de supervisión hasta que se puedan transmitir al punto de acceso.
En la etapa 802, los dispositivos de supervisión proporcionan los datos recopilados a uno o más puntos de acceso, usando el enlace de loT. Cada dispositivo de supervisión usa un intervalo de comunicación en un instante particular y en una banda de frecuencia particular, según lo especificado por la superposición de protocolo de comunicación de loT, evitando de este modo la interferencia de transmisión debido al uso del mismo intervalo de comunicación por múltiples dispositivos de supervisión. Las transmisiones de los dispositivos de supervisión pueden ser recibidas por uno o más puntos de acceso dentro del alcance.
En la etapa 804, los datos recibidos pueden ser procesados por el punto o puntos de acceso que recibieron los datos. El procesamiento puede incluir agregar, filtrar, fusionar, comprimir y/o cifrar los datos. El procesamiento puede incluir además el intercambio de datos con otros puntos de acceso. Por ejemplo, se pueden intercambiar datos de TDOA entre puntos de acceso para determinar una ubicación de un sensor de etiquetas, en relación con los puntos de acceso.
En la etapa 806, los datos procesados se proporcionan a un concentrador, usando el enlace de banda ancha que interconecta el punto o puntos de acceso y el concentrador. La etapa 806 es opcional y es ejecutada solo si existe un concentrador en la configuración de sistema usada. Si no existe concentrador alguno, los datos procesados se pueden proporcionar, como alternativa, a la nube. Sin importar si el sistema está configurado para usar un concentrador, una nube o ambos, los datos procesados son recibidos por la plataforma de concentrador/nube que se está ejecutando en el concentrador, o en la nube, o en el concentrador y en la nube.
En la etapa 808, los análisis de datos son realizados por la plataforma de concentrador/nube que se ejecuta en el concentrador. Los análisis de datos pueden incluir módulos que sean genéricos para diversas aplicaciones tales como el seguimiento de ubicaciones, y otros módulos que sean específicos para una aplicación particular, tal como el seguimiento de equipo en la industria del petróleo y del gas, la supervisión de parámetros fisiológicos de pacientes, etc. Adicionalmente o como alternativa, los análisis de datos se pueden realizar en la nube.
En la etapa 810, los datos de supervisión procesados se cargan en la nube. Esta etapa se puede realizar en sistemas que incluyen un entorno de nube y en sistemas que incluyen una combinación del concentrador y la nube. En consecuencia, se pueden acceder igualmente a los datos obtenidos desde los sensores de etiquetas a través de la nube y a través del concentrador.
En la etapa 812, a un usuario se le proporciona acceso a los datos de supervisión procesados usando la plataforma que se está ejecutando en el concentrador, en la nube o en el concentrador y en la nube. El usuario puede tener acceso a los datos de supervisión procesados usando cualquier tipo de dispositivo informático que sea capaz de interconectarse con la plataforma de concentrador/nube. El usuario puede obtener una visualización de los datos de supervisión procesados, que pueden incluir texto, gráficos, diagramas, etc. El usuario puede tener acceso a un histórico de los datos de supervisión procesados y, además, también puede acceder a los datos no procesados o parcialmente procesados obtenidos de los sensores de etiquetas. Se pueden proporcionar alertas al usuario en ciertas condiciones configurables. Por ejemplo, se puede proporcionar una alerta si un equipo sujeto a seguimiento está saliendo de un área particular, tal como una zona de estacionamiento, si se detectan patrones de movimiento inusuales (tales como la falta de movimiento de un paciente anciano, que indica un problema potencial), o si las mediciones fisiológicas están más allá de un intervalo especificado.
Varias realizaciones de la invención tienen una o más de las siguientes ventajas. Las realizaciones de la invención posibilitan una supervisión completa de activos físicos. La supervisión puede incluir la supervisión de la ubicación de activos y numerosas otras mediciones obtenidas del activo o el entorno que rodea al activo. La cobertura proporcionada por el sistema de supervisión, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, es ajustable a escala, de espacios pequeños a decenas de miles de acres. El número de activos que sean supervisados por el sistema de supervisión, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, es ajustable a escala, por ejemplo, desde unos pocos activos a cientos de miles de activos en entornos de interior, de exterior o mixtos. Además, dependiendo de la naturaleza de los activos a supervisar, se puede confiar en diferentes dispositivos de supervisión. Estos dispositivos de supervisión son adecuados para la supervisión de activos, equipo, bienes, animales, humanos, etc., estacionarios y móviles. Varios componentes del sistema de supervisión se pueden hacer funcionar con baterías y/o energía solar, sin acceso alguno a la red de alimentación eléctrica y en condiciones hostiles incluyendo, pero sin limitarse a, intervalos de temperatura amplios, viento, lluvia, polvo, insectos y tensión mecánica, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Los sistemas de supervisión, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención, se pueden hacer funcionar en entornos que ofrecen un acceso a Internet cableado, inalámbrico o que no sea de banda ancha.
Los siguientes escenarios de caso de uso pretenden proporcionar ejemplos de aplicaciones posibles del sistema para supervisar activos físicos, de acuerdo con una o más realizaciones de la invención. Los escenarios de caso de uso son solo para fines ilustrativos, y los sistemas para supervisar activos físicos no se limitan a las aplicaciones analizadas posteriormente.
Caso de Uso I: Industria del petróleo y del gas
En una realización de la invención, el sistema de supervisión se usa en la industria del petróleo y/o del gas. Un equipo no estacionario, tal como vehículos, puede ser objeto de seguimiento usando dispositivos de supervisión, permitiendo de este modo supervisar la ubicación y el uso apropiado en cualquier momento. Además, también se puede supervisar y/o controlar equipo estacionario, tal como bombas, conductos, depósitos de almacenamiento, etc., usando dispositivos de supervisión. Por ejemplo, dispositivos de supervisión equipados con sensores apropiados pueden medir el flujo, la presión, la presencia de gases, el nivel de llenado, la temperatura, etc. Además, se pueden usar dispositivos de supervisión para controlar equipo de forma remota. Por ejemplo, se pueden activar y desactivar bombas de forma remota, su nivel de potencia se puede ajustar, se pueden abrir o cerrar válvulas, se pueden apagar o encender luces, etc. El sistema de supervisión, por lo tanto, facilita un funcionamiento y productividad correctos en la industria del petróleo y/o el gas.
Caso de Uso II: Atención Sanitaria
En una realización de la invención, el sistema de supervisión se usa en la atención sanitaria. La ubicación de pacientes puede ser objeto de seguimiento usando dispositivos de supervisión, lo que puede ser ventajoso cuando se supervisan pacientes ancianos, pacientes con problemas de comportamiento y/o pacientes que padecen de pérdida de memoria, pérdida de orientación, etc. Además, los dispositivos de supervisión y/o sensores periféricos que se interconectan con los dispositivos de supervisión también se pueden usar para obtener parámetros fisiológicos a partir de pacientes. Estos parámetros fisiológicos pueden incluir, pero no se limitan a, la frecuencia cardiaca, la presión sanguínea, el azúcar en sangre, la temperatura corporal, patrones de movimiento, etc. El sistema de supervisión ayuda por lo tanto a asegurar el bienestar de los pacientes
Caso de Uso III: Concesionarios de Vehículos, Agencias de Alquiler de Coches
En una realización de la invención, el sistema de supervisión se usa para realizar un seguimiento de vehículos de concesionarios de vehículos y/o agencias de alquiler de coches. Se pueden mantener numerosos vehículos en parcelas grandes, y estos vehículos se pueden localizar y realizar un seguimiento de los mismos en cualquier momento, usando el sistema de supervisión. Tal seguimiento puede desalentar el uso no autorizado de un vehículo por empleados, reduciendo de ese modo las pérdidas debido al uso, el desgaste y los accidentes. Además, los vehículos también pueden ser objeto de seguimiento cuando se toman para pruebas de conducción por compradores potenciales, para asegurar que estos vehículos no se usan de forma excesiva durante las pruebas de conducción. Por lo tanto, el sistema de supervisión puede facilitar el funcionamiento de los concesionarios de vehículos o agencias de alquiler de coches y/o reducir el coste.
Caso de Uso IV: Gestión y Seguridad de Recintos
En una realización de la invención, el sistema de supervisión se usa para realizar un seguimiento de individuos en un recinto, tal como un campus universitario, una ubicación pública, un museo, una biblioteca, una fábrica, un parque, etc. Los individuos pueden ser visitantes, empleados, personal de seguridad, etc. Los sensores de etiquetas o sensores de tipo in vivo se pueden colocar en los estudiantes, por ejemplo, y se puede transmitir información acerca de la ubicación exacta del estudiante en todo momento, incluso dentro de edificios en donde no está disponible el GPS. Conocer la ubicación de un individuo puede ser beneficioso para fines de seguridad, por ejemplo, las puertas se pueden bloquear y desbloquear basándose en la ubicación de individuos a los que se realiza un seguimiento. Además, se puede proporcionar información a los individuos a los que se realiza un seguimiento de una forma dependiente de la ubicación, mejorando de ese modo la experiencia de los visitantes del recinto, aumentando la seguridad y racionalizando las operaciones.
Caso de uso V: Agricultura
En una o más realizaciones de la invención, el sistema de supervisión descrito en la presente se puede usar en la industria agrícola. Por ejemplo, se puede usar un sensor tal como los descritos anteriormente para obtener información acerca de la fertilidad del suelo y el contenido de humedad del suelo. El sistema se puede usar específicamente para conservar energía, recursos hídricos y la detección de niveles de agua para potenciar la productividad de los cultivos. Los métodos de selección para controlar la irrigación basándose en diferentes parámetros se pueden aprender y aplicar entonces. Específicamente, se pueden colocar etiquetas en depósitos de agua para realizar un seguimiento de la cantidad de agua en el interior. También se pueden colocar etiquetas en equipo agrícola no estacionario para conocer la ubicación exacta de tal equipo en un campo agrícola grande. Además, se pueden usar drones a través de los campos agrícolas, en donde los drones están configurados para alojar/portar los puntos de acceso que se comunican con los sensores sobre los cultivos y/o en el suelo.
Caso de Uso VI: Almacenaje
En una realización de la invención, el sistema de supervisión se usa para realizar un seguimiento de equipo, bienes, envíos, etc. El equipo al que se realiza un seguimiento puede incluir, pero no se limita a, carretillas de horquilla elevadora, otros tipos de vehículos, herramientas, etc. Además, también se puede usar una configuración similar en otros escenarios, por ejemplo, en una instalación de procesamiento de equipaje de un aeropuerto con el fin de realizar un seguimiento del equipaje a medida que este avanza a través de la instalación. Un sistema de este tipo puede dar como resultado una reducción en la pérdida de equipaje. El sistema de supervisión se puede usar además para detectar cuellos de botella, para mover estratégicamente equipo a ubicaciones en donde este sea necesario, etc., mejorando de este modo las operaciones globales.
Aunque la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de realizaciones, los expertos en la materia, que cuenten con el beneficio de esta divulgación, apreciarán que se pueden contemplar otras realizaciones que no se aparten del alcance de la invención como se divulga en el presente documento. En consecuencia, el alcance de la invención debería estar limitado solo por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de supervisión de activos físicos en un entorno supervisado, comprendiendo el sistema:
dispositivos de supervisión unidos a una pluralidad de activos físicos supervisados, y configurados para recoger datos de supervisión de la pluralidad de activos físicos supervisados;
un primer punto de acceso, configurado para recibir los datos de supervisión recogidos desde los dispositivos de supervisión y para procesar los datos de supervisión recogidos;
un enlace de Internet de las Cosas (IoT) establecido entre cada uno de los dispositivos de supervisión y el primer punto de acceso;
una superposición de protocolo de comunicación de IoT que permite enlaces ascendentes sincronizados desde los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso mediante los enlaces de IoT, en donde la superposición de protocolo de comunicación de IoT regula las transmisiones de datos de supervisión recogidos por los dispositivos de supervisión, unidos a la pluralidad de activos físicos supervisados, al primer punto de acceso;
y una plataforma de concentrador/nube configurada para:
recibir los datos de supervisión procesados del primer punto de acceso;
realizar análisis de datos en los datos de supervisión procesados; y
proporcionar una interfaz de usuario que permite a un usuario supervisar la pluralidad de activos físicos supervisados; y
un concentrador configurado para establecer una interfaz entre el primer punto de acceso y un entorno en la nube,
en donde la plataforma de concentrador/nube se ejecuta conjuntamente en el concentrador y en el entornoen la nube para proporcionar servicios de análisis al usuario.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde los servicios de análisis comprenden análisis fisiológicos que permiten al usuario supervisar un bienestar de al menos uno de la pluralidad de activos físicos, y
en donde el al menos uno de la pluralidad de activos físicos es una persona.
3. El sistema de la reivindicación 2, en donde los servicios de análisis están configurados para activar una alerta cuando el bienestar de la persona se encuentra en riesgo.
4. El sistema de la reivindicación 1, en donde la ejecución de la plataforma de concentrador/nube es al menos parcialmente redundante, permitiendo al usuario acceso a la funcionalidad de concentrador/nube mediante el concentrador o mediante la nube.
5. El sistema de la reivindicación 1, que comprende, además:
un segundo punto de acceso; y
un tercer punto de acceso,
en donde las coberturas del enlace de IoT del primer, segundo y tercer puntos de acceso se superponen en una región de superposición del entorno supervisado,
en donde uno de los dispositivos de supervisión de un activo físico supervisado en la región de superposición realiza una transmisión, usando la superposición de protocolo de comunicación de IoT,
en donde la transmisión es recibida por el primer, segundo y tercer puntos de acceso,
en donde el primer, segundo y tercer puntos de acceso estiman una distancia del dispositivo de supervisión desde el primer, segundo y el tercer puntos de acceso, respectivamente, usando métodos de diferencia de tiempo de llegada (TDOA), y
en donde el sistema estima una ubicación del dispositivo de supervisión, en función de las tres distancias, usando triangulación, y
en donde la ubicación de estimación se incluye en los datos de supervisión procesados recibidos por la plataforma de concentrador/nube.
6. El sistema de la reivindicación 1, donde el sistema estima una ubicación de uno de los dispositivos de supervisión usando métodos de indicación de intensidad de señal recibida (RSSI).
7. El sistema de la reivindicación 1, donde una ubicación de uno de los dispositivos de supervisión se obtieneusando una unidad GPS del dispositivo de supervisión.
8. El sistema de la reivindicación 1, en donde el primer punto de acceso está configurado además para proporcionar un enlace de banda ancha a un equipo de banda ancha en el entorno supervisado.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde el primer punto de acceso es un punto de acceso de dos niveles equipado con una interfaz de comunicación de banda ancha de primer nivel y una interfaz de comunicación de banda estrecha de segundo nivel,la interfaz de comunicación de banda ancha de primer nivel está configurada para proporcionar el enlace de banda ancha y la interfaz de banda estrecha de segundo nivel está configurada para proporcionar el enlace de IoT para un equipo de banda estrecha, yel enlace de banda estrecha y el enlace de banda ancha están configurados opcionalmente para proporcionar cobertura de un área comparativamente grande a una frecuencia de datos reducida y cobertura de un área comparativamente menor a una frecuencia de datos superior, respectivamente.
10. El sistema de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde el equipo de banda ancha comprende al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en un dron, una cámara, un portátil y un teléfono inteligente.
11. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en donde el equipo de banda estrecha comprende los dispositivos de supervisión y otros sensores.
12. El sistema de la reivindicación 1, en donde el procesamiento de los datos de supervisión recogidos comprende al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en agregación de datos de dispositivo de supervisión, filtrado de datos de dispositivo de supervisión, fusión de datos de dispositivo de supervisión, compresión de datos de dispositivo de supervisión y cifrado de datos de dispositivo de supervisión.
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