ES2950250A1 - Sistema de medición y comunicación de valores de energía y procedimiento empleado - Google Patents
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Abstract
La invención preconiza una sonda de medición y comunicación de valores de energía que comprende un equipo principal conectado a la red eléctrica que está provisto de un módulo de medición y de un módulo de comunicaciones provisto de una sonda de medición de intensidad; y, al menos, un equipo secundario que comprende un módulo de reconstrucción de voltaje, un módulo de comunicaciones provisto de un transceptor único, y un módulo de medición provisto de una sonda de medición de intensidad. Donde, el equipo principal se comunica con el equipo secundario por radiofrecuencia local enviando una baliza con parámetros de la medida de voltaje para la reconstrucción del voltaje en el equipo secundario y se comunica con la nube mediante tecnología IoT enviando los valores de energía tanto del equipo principal como del equipo secundario.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de medición y comunicación de valores de energía y procedimiento empleado
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a un sistema de medición y comunicación de valores de energía y al procedimiento empleado, de manera que el sistema posibilita el envío de la información medida con un carácter dual, es decir, el sistema permite la comunicación por IoT (Internet of Things) y por radiofrecuencia local.
Para lograr este propósito, el sistema propuesto se integra por un equipo principal y, al menos, un equipo secundario, de forma que se comunican entre ellos por radiofrecuencia local, donde el equipo principal permite también la comunicación y envío de valores energéticos a la nube mediante IoT. Ventajosamente, el equipo secundario no requiere de su conexión a la red eléctrica a diferencia del equipo principal que sí que está conectado a la red eléctrica, de forma que el equipo principal envía al equipo secundario los valores necesarios para el cálculo de valores de energía en el equipo secundario.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de monitorización de energía ofrecen a los usuarios datos sobre sus patrones de consumo y/o generación para su posterior mejora en la toma de decisiones con razón de causa acerca de la gestión energética, para así lograr un mayor ahorro. Gracias a estas técnicas de monitorización de energía, los usuarios pueden realizar un seguimiento y saber cuánto están consumiendo y/o generando energéticamente en cualquier momento del día o de la noche.
Concretamente, las soluciones de monitorización se basan en la adquisición y el envío de los datos a una plataforma para su almacenamiento y gestión, de forma que, en la actualidad, las plataformas que deben recibir los datos adquiridos están basadas en la nube, que es un espacio de almacenamiento y procesamiento de datos y archivos ubicado en internet.
No obstante, debido a que la adquisición de datos se produce con frecuencia en el campo o entorno no urbanos, donde no hay acceso a internet por conexión física, por ejemplo, un cable Ethernet, el envío de datos se debe realizar por alguna tecnología inalámbrica.
Concretamente, la solución IoT tiene una cobertura global que permite enviar a la nube los datos adquiridos, sin embargo, la solución de concentrador es más económica cuando el sistema dispone de más de dos sondas encargadas de las comunicaciones, debido a que la solución IoT incrementa su coste económico a medida que el número de sondas del sistema es mayor.
Por otro lado, a pesar de que la solución IoT presenta una mejor cobertura que la solución de concentrador, esta ventaja se compensa con una extensión de la cobertura en la solución de concentrador gracias a la comunicación local por radiofrecuencia con las sondas.
Por todo lo anterior, el solicitante de la presente solicitud de patente detecta la necesidad de desarrollar un sistema de medición y comunicación de valores de energía que reúna todas las ventajas de la solución IoT y de la solución de concentrador por radiofrecuencia local mediante un módulo de comunicaciones que opera tanto por tecnología IoT como por radiofrecuencia local según las técnicas de modulación y frecuencias empleadas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención permite solventar la problemática anteriormente expuesta, ofreciendo un sistema de medición y comunicación de valores de energía integrado por un módulo de comunicaciones que permite operar tanto por tecnología IoT como por radiofrecuencia local ofreciendo un carácter dual.
Para ello, el sistema que se preconiza presenta un equipo principal y, al menos, un equipo secundario, estando únicamente conectado a una red eléctrica el equipo principal, de manera que el equipo principal se comunica con el equipo secundario mediante radiofrecuencia local y también se comunica con la nube mediante tecnología IoT enviando los valores medidos de consumo y/o generación energéticos.
Concretamente, el equipo principal está provisto de un módulo de medición que se
encuentra conectado a la red eléctrica para la medición del voltaje, de manera que el módulo de medición está provisto de, al menos, una sonda de medición de intensidad que permite realizar las mediciones de intensidad. Así, mediante la integral en el tiempo del producto del voltaje por la intensidad, el módulo de medición del equipo principal calcula los valores de energía.
El equipo principal dispone también de un módulo de comunicaciones provisto de un transceptor único que permite enviar una baliza al equipo secundario mediante radiofrecuencia local, de manera que, preferentemente, la baliza es una señal que almacena los parámetros de la medida de voltaje del equipo principal, donde los parámetros son, al menos, el paso por cero de la onda senoidal y su amplitud.
Debemos resaltar que una onda senoidal está definida por su amplitud, su periodo y su paso por cero. La red eléctrica proporciona energía a una determinada frecuencia la cual viene definida por el territorio donde se suministra. Por ejemplo, la normativa europea fija el suministro de energía a una frecuencia de 50 Hz (hercios). Por ello, mediante la amplitud se define el valor de pico o valor máximo de la onda senoidal y mediante el paso por cero se indica el desfase de la onda senoidal de voltaje respecto a la onda senoidal de intensidad.
Por otro lado, el transceptor único permite también el envío de valores de energía a la nube mediante tecnología IoT, de forma que el transceptor único opera tanto mediante tecnología IoT como por radiofrecuencia local según las técnicas de modulación y frecuencias empleadas.
Concretamente, el transceptor único del módulo de comunicaciones del equipo principal emplea una frecuencia determinada que le permite funcionar por radiofrecuencia local, mientras que para funcionar mediante tecnología IoT se emplea una frecuencia y modulación diferentes a las utilizadas en la comunicación por radiofrecuencia local con el equipo secundario.
El equipo secundario está provisto de un módulo de reconstrucción del voltaje que reconstruye localmente la onda del voltaje a partir de la baliza enviada por el módulo de comunicaciones del equipo principal al equipo secundario, donde la baliza contiene los parámetros asociados a la medida del voltaje necesarios para la reconstrucción local del
voltaje en el equipo secundario.
El equipo secundario está provisto también de un módulo de medición, sin embargo, a diferencia del módulo de medición del equipo principal que sí se conecta a la red eléctrica para medir el voltaje, el módulo de medición del equipo secundario no se conecta a la red eléctrica.
De igual manera, el módulo de medición del equipo secundario está provisto de una sonda de medición de intensidad para la medición de intensidad en el equipo secundario. Así, mediante el voltaje reconstruido por el módulo de reconstrucción del voltaje y mediante la intensidad medida por la sonda de medición de intensidad, el módulo de medición del equipo secundario calcula la energía mediante la integral en el tiempo del producto del voltaje reconstruido por la intensidad medida.
Por otro lado, el equipo secundario está provisto de un módulo de comunicaciones que dispone de un transceptor único que se comunica con el transceptor único del equipo principal por radiofrecuencia local, de manera que el transceptor único del equipo secundario recibe la baliza enviada por el transceptor único del equipo principal, y también envía los valores de energía calculados por el módulo de medición del equipo secundario al transceptor único del equipo principal.
Concretamente, el procedimiento de medición y comunicación de valores de energía que emplea el sistema detallado anteriormente comprende las siguientes etapas:
- Conexión del módulo de medición del equipo principal a la red eléctrica.
- Medición del voltaje de la red eléctrica por el módulo de medición del equipo principal.
- Medición de la intensidad por la sonda de medición de intensidad del módulo de medición del equipo principal.
- Cálculo de la energía en el módulo de medición del equipo principal a partir del voltaje medido y de la intensidad medida.
- Envío del valor de energía calculado desde el módulo de medición al módulo de comunicaciones del equipo principal.
- Envío de una baliza con parámetros de la medida de voltaje desde el módulo de
comunicaciones del equipo principal al módulo de comunicaciones del equipo secundario mediante radiofrecuencia.
- Envío de los parámetros de la medida de voltaje recibidos en el módulo de comunicaciones al módulo de reconstrucción del voltaje del equipo secundario.
- Reconstrucción local del voltaje en el módulo de reconstrucción de voltaje del equipo secundario a partir del voltaje medido por el módulo de medición del equipo principal. - Conexión del voltaje reconstruido desde el módulo de reconstrucción del voltaje al módulo de medición del equipo secundario.
- Medición de intensidad por la sonda de medición de intensidad del módulo de medición del equipo secundario.
- Cálculo de la energía en el módulo de medición a partir del voltaje reconstruido y de la intensidad medida en el equipo secundario.
- Envío del valor de la energía calculada desde el módulo de medición del equipo secundario al módulo de comunicaciones del equipo secundario.
- Envío del valor de la energía calculada desde el módulo de comunicaciones del equipo secundario al módulo de comunicaciones del equipo principal mediante radiofrecuencia.
- Envío de valores de energía desde el módulo de comunicaciones del equipo principal a la nube mediante tecnología IoT
Adicionalmente, el equipo principal envía a la nube valores medidos de consumo y/o generación energéticos.
Opcionalmente, el equipo principal está conectado a una red trifásica de baja tensión. No obstante lo anterior, también es posible que el equipo principal se conecte a una red monofásica de baja tensión.
Para el correcto funcionamiento del equipo secundario, opcionalmente, el equipo secundario funciona con una batería sin requerir de su conexión a la red eléctrica. Como alternativa, el equipo secundario incluye un condensador que se recarga con energía capturada por inducción electromagnética a través de la sonda de medición de intensidad.
Por todo lo anterior, el sistema de medición y comunicación de valores de energía descrito en la presente memoria es muy ventajoso, ya que el equipo principal permite la
comunicación y envío de valores energéticos a la nube mediante tecnología loT, y permite también la comunicación con el equipo secundario por radiofrecuencia local, dotando al sistema de un carácter dual. Ventajosamente, el equipo secundario no requiere de su conexión a la red eléctrica para la medida del voltaje permitiendo reconstruir los valores de voltaje a partir de los parámetros de voltaje proporcionados por el equipo principal con el fin de calcular la energía en el equipo secundario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una figura donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra un diagrama esquemático en el que se detallan los elementos que integran la invención de acuerdo a su realización preferente y la relación entre ellos, así como la arquitectura propia del sistema de medición y comunicación de valores de energía.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se muestra un diagrama esquemático que ilustra una realización preferente de la invención. Concretamente, en la figura 1 se detalla el sistema de medición y comunicación de valores de energía integrado por un equipo principal (1) y un equipo secundario (2).
Así, el equipo principal (1) presenta un módulo de medición (3) y un módulo de comunicaciones (4), de manera que el módulo de medición (3) está conectado a la red eléctrica (10) y, a su vez, está provisto de una sonda de medición de intensidad (8).
Concretamente, la conexión de la red eléctrica (10) al módulo de medición (3) del equipo principal (1) permite la medición del voltaje de la red eléctrica (10) mediante el módulo de medición (3) del equipo principal (1), mientras que la sonda de medición de intensidad (8) permite la medición de la intensidad.
Así, el módulo de medición (3) del equipo principal (1) calcula la energía a partir del voltaje medido en la red eléctrica (10) y de la intensidad medida por la sonda de medición de intensidad (8).
Por otro lado, el equipo secundario (2) está provisto de un módulo de comunicaciones (7) que dispone de un transceptor único que permite las comunicaciones mediante radiofrecuencia local con el transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1).
Así, el transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) envía una baliza con parámetros de la medida del voltaje al transceptor único del módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2).
Adicionalmente, el equipo secundario (2) está provisto de un módulo de reconstrucción del voltaje (5) que mediante la baliza proporcionada por el equipo principal (1), reconstruye localmente la onda del voltaje.
El equipo secundario (2) también está provisto de un módulo de medición (6) que dispone de una sonda de medición de intensidad (9) que mide la intensidad en el equipo secundario (2). Así, a partir de la intensidad medida en el equipo secundario (2) y del voltaje reconstruido por el módulo de reconstrucción del voltaje (5), el módulo de medición (6) calcula la energía en el equipo secundario (2).
Así, el transceptor único del módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2) envía los valores de energía al transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) mediante radiofrecuencia local.
Finalmente, el transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) envía los valores de energía tanto del equipo principal (1) como del equipo secundario (2) a la nube (11) mediante tecnología IoT.
En definitiva, la configuración del sistema de medición y comunicación de valores de energía descrita posibilita que el equipo principal (1) envíe los valores de energía a la nube mediante tecnología IoT y, a su vez, se comunica mediante radiofrecuencia local con el equipo secundario (2).
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1ª.- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, caracterizado por que comprende un equipo principal (1) y, al menos, un equipo secundario (2), estando únicamente conectado a una red eléctrica (10) el equipo principal (1), donde:- el equipo principal (1) está provisto de:- un módulo de medición (3) conectado a la red eléctrica (10) para la medida de voltaje, estando el módulo de medición (3) provisto de, al menos, una sonda de medición de intensidad (8), de manera que el módulo de medición (3) calcula valores de energía a partir del voltaje y la intensidad medidos, - un módulo de comunicaciones (4) que dispone de un transceptor único que envía valores de energía a la nube (11) y que también envía al equipo secundario (2) una baliza con parámetros de la medida de voltaje procedente del módulo de medición (3);- cada equipo secundario (2) está provisto de:- un módulo de reconstrucción del voltaje (5) que reconstruye localmente la onda del voltaje a partir de la baliza que contiene los parámetros asociados a la medida de voltaje, la cual es enviada al equipo secundario (2) por el módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1),- un módulo de medición (6) conectado a, al menos, una sonda de medición de intensidad (9), de manera que el módulo de medición (6) calcula la energía a partir del voltaje reconstruido y la intensidad medida,- un módulo de comunicaciones (7) que dispone de un transceptor único que recibe la baliza enviada por el módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1), y envía valores de energía calculada por el módulo de medición (6) al transceptor único del equipo principal (1).Donde el transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) y el transceptor único del módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2) se comunican por radiofrecuencia local, mientras que el transceptor único del módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) envía valores de energía a la nube (11) mediante tecnología IoT, empleando una frecuencia y modulación diferentes a las utilizadas en la comunicación por radiofrecuencia local con el equipo secundario (2).2- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1§, caracterizado por que la baliza contiene parámetros de la medida de voltaje: al menos, el paso por cero de la onda senoidal y su amplitud.3- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1-, caracterizado por que el equipo secundario (2) funciona con una batería sin requerir de su conexión a electricidad.4- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1°, caracterizado por que el equipo secundario (2) incluye un condensador, que se recarga con energía capturada por inducción electromagnética a través de la sonda de medición de intensidad (8).5- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1-, caracterizado por que el equipo principal (1) envía a la nube (11) valores medidos de consumo y/o generación energéticos.6- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1-, caracterizado por que el equipo principal (1) está conectado a una red trifásica de baja tensión.7- .- Sistema de medición y comunicación de valores de energía, según reivindicación 1-, caracterizado por que el equipo principal (1) está conectado a una red monofásica de baja tensión.8- .- Procedimiento de medición y comunicación de valores de energía, empleando el sistema detallado en las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:- Conexión del módulo de medición (3) del equipo principal (1) a la red eléctrica (10). - Medición del voltaje de la red eléctrica (10) por el módulo de medición (3) del equipo principal (1).- Medición de la intensidad por la sonda de medición de intensidad (8) del módulo de medición (3) del equipo principal (1).- Cálculo de la energía en el módulo de medición (3) del equipo principal (1) a partir del voltaje medido y de la intensidad medida.- Envío del valor de energía calculado desde el módulo de medición (3) al módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1).- Envío de una baliza con parámetros de la medida de voltaje desde el módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) al módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2) mediante radiofrecuencia.- Envío de los parámetros de la medida de voltaje recibidos en el módulo de comunicaciones (7) al módulo de reconstrucción del voltaje (5) del equipo secundario (2).- Reconstrucción local del voltaje en el módulo de reconstrucción de voltaje (5) del equipo secundario (2) a partir del voltaje medido por el módulo de medición (3) del equipo principal (1).- Conexión del voltaje reconstruido desde el módulo de reconstrucción del voltaje (5) al módulo de medición (6) del equipo secundario (2).- Medición de intensidad por la sonda de medición de intensidad (9) del módulo de medición (6) del equipo secundario (2).- Cálculo de la energía en el módulo de medición (6) a partir del voltaje reconstruido y de la intensidad medida en el equipo secundario (2).- Envío del valor de la energía calculada desde el módulo de medición (6) del equipo secundario (2) al módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2).- Envío del valor de la energía calculada desde el módulo de comunicaciones (7) del equipo secundario (2) al módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) mediante radiofrecuencia.- Envío de valores de energía desde el módulo de comunicaciones (4) del equipo principal (1) a la nube (11) mediante tecnología loT.
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