ES2962301T3

ES2962301T3 - Un sistema y método de medición de agua inteligente autoalimentado

Info

Publication number: ES2962301T3
Application number: ES16790699T
Authority: ES
Inventors: John Jervis Comfort; Nicola Josephine Randles; Tenac Phillip John Van
Original assignee: Aqualogix Tech Ltd
Current assignee: Aqualogix Tech Ltd
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2024-03-18
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: AU2016333854A1; WO2017060872A2; WO2017060872A3; US10520333B2; GB201517849D0; CN108431550A; EP3359919A2; EP3359919B1; AU2016333854B2; US20190086233A1

Abstract

Un sistema inteligente de medición de fluido o agua 10 incluye centros de suministro y recepción de fluido 20, 30 conectados a través de una línea de suministro 21. Además, un miembro dosificador de fluido 40 está acoplado a la línea de suministro 21, e incluye un miembro regulador de fluido 41 para regular el fluido. a su través, y un transceptor de datos 42, acoplado al miembro regulador de fluido 41 para regular el suministro de fluido. También se proporciona una fuente de generación de energía propia 50 para cargar continuamente el miembro dosificador de fluido 40 para operación continua. Para dicho propósito se pueden utilizar diversas fuentes de autogeneración de energía, tales como un generador termoeléctrico, una batería de agua, una turbina y espectro de radio. El sistema puede estar provisto de una batería recargable para recargar la batería y almacenar la energía. Además, un centro de operación de red 60 está acoplado para recibir y procesar los datos para intercambiar información o comando relevante a los centros 20, 30 y al miembro de medición de fluido 40. Además, en una realización opcional, el sistema inteligente comprende opcionalmente una Red Neuronal Artificial (ANN) módulo 2030 para autoformación. El sistema inteligente autodidacta identifica eventos individuales (descarga del inodoro, ducha, ciclo de lavadora, etc.) e inicia automáticamente la acción relacionada, como, entre otras, informar el evento, restringir el caudal o restringir el volumen total por día, etc. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema y método de medición de agua inteligente autoalimentado

Campo

La presente descripción se refiere en general a sistemas y métodos de gestión de fluidos o agua. Más específicamente, la presente descripción se refiere a sistemas y métodos de gestión de fluidos o agua inteligentes que se autoalimentan. Antecedentes

Los medidores de agua/fluido se utilizan para medir el volumen de agua/fluido utilizado. Por ejemplo, en algunos países, se utilizan medidores de agua/líquido en cada edificio residencial y comercial en un sistema público de suministro de agua. En la medida en que los medidores de agua/fluido convencionales pueden transmitir datos de uso, estos medidores suelen ser capaces de transmitir datos solo de manera relativamente infrecuente debido a problemas de energía y otras limitaciones. Los medidores de agua/fluido pueden utilizar una fuente de energía limitada, como una batería, para alimentar el medidor. Como resultado, las baterías en un medidor de agua/líquido pueden ser reemplazadas por un operador cada 6 a 12 meses. Si la fuente de energía es recargable, es posible que no se pueda recargar fácilmente debido a que los medidores de agua/líquido no suelen estar conectados a una fuente de energía externa. Además, después de 3-5 años de funcionamiento, el desgaste puede requerir que los medidores sean recalibrados. Los medidores desgastados pueden leer en exceso o en defecto la cantidad de agua/fluido que pasa a través del medidor y puede requerir un esfuerzo y gasto significativos para verificar y calibrar sistemáticamente los medidores individuales en un área de servicio determinada. Además, las dimensiones de un medidor de agua/fluido típico no requieren la colocación de medidores de agua/fluido en las paredes de un edificio o similar.

Además, los medidores convencionales de agua/fluido no están capacitados para tomar acciones de seguridad en tiempo real. Por lo tanto, los sistemas y métodos de medición de agua/fluido discutidos aquí que proporcionan una comunicación inalámbrica, una combinación de energía autogenerada, un módulo autoentrenado y/o un almacenamiento de energía recargable pueden ofrecer mejoras significativas sobre los medidores de agua actualmente disponibles. Además, los sistemas y métodos de medición de agua son operables en condiciones de flujo bajo y pueden lograr una alta relación de reducción. Los documentos US 2009/309755 A1 y WO 2011/072625 A1 describen artes anteriores relacionadas.

Resumen

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método y un sistema que puedan monitorear el flujo de agua/fluido a través del sistema.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método y un sistema que puedan comunicar información sobre la cantidad de agua/fluido que fluye a través de un medidor a un centro de datos remoto.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método y un sistema para producir y suministrar energía continua y suficiente a un sistema de medición de agua/fluido para calcular y comunicar la cantidad de información de flujo de agua/fluido a una unidad de control local para ejecutar medidas de seguridad y autoaprendizaje. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método y un sistema que puedan regular/apagar local y/o remotamente el flujo de agua/fluido a través de un sistema de agua/fluido.

En un aspecto, se proporciona un sistema de medición de fluidos tal como se define en la reivindicación 1. Se proporcionan además modalidades ventajosas de acuerdo con las reivindicaciones dependientes 2-8.

En otro aspecto adicional, se proporciona un método de medición de agua de acuerdo con la reivindicación 9.

Breve descripción de las figuras

El resumen anterior, así como la siguiente descripción detallada de varias modalidades, se comprende mejor al leerlo en conjunto con las figuras proporcionadas aquí. A efectos ilustrativos, se muestran en los dibujos modalidades ejemplares; sin embargo, el tema actualmente divulgado no se limita a los métodos y herramientas específicos divulgados. Además, las ventajas y características de la presente descripción se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada y reivindicaciones tomadas en conjunto con la figura adjunta, en donde los elementos similares se identifican con símbolos similares, y en la cual:

La Figura 1 ilustra una vista de ejemplo de un sistema de medición de fluidos, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción;

Las Figuras 2A a 2E ilustran ejemplos de disposición de generación de energía propia para alimentar el sistema de la Figura 1, de acuerdo con varias modalidades ejemplares, en donde las modalidades de las Figuras 2A y 2D están dentro del alcance de las reivindicaciones y las modalidades de las Figuras 2B, 2C y 2E no están cubiertas por las reivindicaciones;

Las Figuras 3A y 3B, respectivamente, ilustran vistas desmontadas y ensambladas de una fuente de energía del generador termoeléctrico 70 para autoalimentar el sistema de la Figura 1, de acuerdo con una modalidad dentro del alcance de las reivindicaciones;

La Figura 3C ilustra un ejemplo de diagrama de bloques de una PCB para autoalimentar el sistema de la Figura 1, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción;

La Figura 4 ilustra un ejemplo de diagrama de bloques de un sistema de gestión de fluidos, de acuerdo con otra modalidad ejemplar de la presente descripción;

La Figura 5 ilustra un sistema de medición de fluidos inteligente, de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente descripción que no está cubierta por las reivindicaciones.

Los números de referencia similares se refieren a partes similares en toda la descripción de varias vistas de los dibujos.

Descripción detallada

La siguiente descripción y dibujos son ilustrativos y no deben interpretarse como limitantes. Se describen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa. Sin embargo, en ciertos casos, no se describen detalles conocidos o convencionales para evitar oscurecer la descripción. Las referencias a una o una modalidad en la presente descripción no necesariamente son referencias a la misma modalidad; y, dichas referencias significan al menos una.

La referencia en esta especificación a "una modalidad" o "una modalidad de realización" significa que una característica, estructura o característica particular descrita en relación con la modalidad está incluida en al menos una modalidad de divulgación. Las apariciones de la frase "en una modalidad" en varios lugares de la descripción no necesariamente se refieren todas a la misma modalidad, ni las modalidades separadas o alternativas son mutuamente excluyentes de otras modalidades. Además, se describen diversas características que pueden ser exhibidas por algunas modalidades y no por otras. De manera similar, se describen varios requisitos que pueden ser requisitos para algunas modalidades, pero no para otras modalidades.

En esta descripción, los términos "agua" y "fluido" son intercambiables y "agua" puede incluir más que H2O y "fluido" puede ser simplemente H2O. El término "agua" debe considerarse intercambiable con esos otros tipos de fluidos.

Los objetos mencionados anteriormente y otros, en un aspecto, podrían lograrse potencialmente mediante un método o un sistema de la presente descripción. El sistema incluye una combinación de sistemas de generación de energía autónomos, un módulo para la recolección de datos, un sistema de comunicación para la transmisión de datos, un módulo de red neuronal artificial (ANN) para el autoentrenamiento y un centro de datos/servidor remoto.

En una modalidad de ejemplo, como se muestra en la Figura 1, se ilustra un sistema de medición de fluidos 10. Como se muestra, el sistema de medición de fluidos 10 incluye al menos un centro de suministro de fluidos 20, al menos un centro de recepción de fluidos 30, al menos un miembro de medición de fluidos 40, al menos una fuente de generación de energía propia 50 y al menos un centro de operación de red 60.

En una modalidad de ejemplo, el centro de suministro de fluidos 20 incluye al menos una línea de suministro 21. El centro de recepción de fluidos 30 está conectado al centro de suministro de fluidos 20 a través de la línea de suministro 21. En un ejemplo, el centro de suministro de fluidos 20 se utiliza para la distribución de fluidos al centro receptor de fluidos 30, por ejemplo, una pluralidad de clientes, como hogares y negocios dentro de un área de servicio. El centro de suministro de fluidos 20 comprende al menos una planta de tratamiento de agua 22 para la operación de tratamiento de agua, al menos una unidad de almacenamiento de agua 23 para almacenar el agua tratada, al menos una estación de bombeo 24 para suministrar el agua tratada almacenada al centro de recepción de agua 30. Además, el centro de suministro de fluidos 20 opcionalmente incluye otras instalaciones (no mostradas) adecuadas para recibir, tratar, almacenar y distribuir agua en toda el área de servicio.

Además, el miembro de medición de fluidos 40 está acoplado a la línea de suministro 21. En una modalidad, el miembro de medición de fluidos 40 incluye al menos un miembro regulador de fluido 41, como se muestra en la Figura 2A, y al menos un transceptor de datos 42. El miembro regulador de fluido 41 está configurado para regular el suministro de fluido a través de la línea de suministro 21. El miembro de medición de fluidos 40 es principalmente un medidor de agua, y el miembro regulador de fluidos 41 es una válvula u otro dispositivo similar asociado al medidor de agua para regular el flujo de agua al cliente desde la línea de suministro 21. El medidor de fluidos es operable para determinar el consumo de agua del cliente y controlar las funciones de la válvula para cerrar o abrir el suministro de agua para el cliente. Además, el miembro de medición de fluidos 40 incluye el transceptor de datos 42 que está acoplado al miembro regulador de fluidos 41 para recoger una pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro 21.

El centro de operaciones de red 60 del sistema 10 está acoplado de manera inalámbrica para recibir la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro 21 mediante el transceptor de datos 42 para procesar e intercambiar información relevante o comandos con al menos uno de los centros de suministro de fluido 20, centro de recepción de fluidos 30 y el miembro de medición de fluidos 40. El miembro de medición de fluidos 40, específicamente, el transceptor de datos 42 del miembro de medición de fluidos 40 transmite y recibe datos a través de redes inalámbricas 65. Principalmente, la red inalámbrica 65 es cualquier red pública, privada o propietaria. La red inalámbrica 65 incluye, por ejemplo, la red de telefonía móvil (GSM/GPRS), WiFi, WiMax, red inalámbrica local (WiFi/Zigbee), red de radio de área amplia de baja potencia (LORA/SIGFOX), 400 MHz, 900 MHz, protocolos de red de radio propietarios, o cualquier otro tipo de protocolo de comunicaciones inalámbricas.

El centro de operaciones de red 60 gestiona y supervisa la distribución de servicios de agua (por ejemplo, suministro, consumo, etc.) en el sistema 10. El centro de operaciones de red 60 es operado, por ejemplo, por una empresa de servicios de agua. El centro de operaciones de red 60, en un ejemplo, puede incluir un transceptor de comunicación 61, un servidor de datos 62 y un almacenamiento de datos 63. El transceptor de comunicación 61 está adaptado para recibir la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro 21 por el transceptor de datos 42, y envía señales o información relacionada al servidor de datos 62. El servidor de datos 62 recibe la señal o información enviada desde el transceptor de comunicación 42 para procesar e intercambiar información relevante, comandos o datos con al menos uno de los centros de suministro de fluido 20, centro de recepción de fluidos 30 y el miembro de medición de fluidos 40. Por ejemplo, el transceptor 42 recibe señales de radiofrecuencia (RF) a través de la red inalámbrica 65 y convierte estas señales en señales de Protocolo de Internet (IP), u otro protocolo de red adecuado, para su transmisión al servidor de datos 62, u otros componentes del sistema 10. Además, el almacenamiento de datos 63 almacena los datos o información sobre el uso de fluidos por parte del cliente y el uso de fluidos en el área de servicio, entre otra información, en el servidor de datos 62.

El centro de operaciones de red 60 recibe datos del miembro de medición de fluidos 40 sobre el uso de fluidos del cliente. El centro de operaciones de red 60 recibe alarmas de uso, avisos y similares. Además, el centro de operaciones de red 60 envía datos o instrucciones al miembro de medición de fluidos 40. El sistema 10 además incluye uno o más técnicos de campo móviles 110 para recibir la información del centro de operaciones de red 60 y responder en consecuencia. Los técnicos de campo móviles 110 facilitan la recolección y transmisión de datos en toda el área de servicio asociada con el sistema 10. Por ejemplo, el centro de operaciones de red 60 envía datos al y recibe datos del miembro de medición de fluidos 40 a través del técnico de campo móvil 110. Los técnicos de campo móviles 110 incluyen un transmisor/receptor 110a, una computadora portátil 110b y teléfonos celulares o asistentes digitales personales (PDA) 110c, entre otros, para comunicarse con el dispositivo de medición de fluidos 40, el centro de operaciones de red 60 y la red inalámbrica 65.

El sistema 10 también permite la comunicación con el cliente en relación al estado o uso del centro de suministro de fluidos 20. Por ejemplo, el centro de operaciones de red 60 transmite correspondencia por correo electrónico al cliente con respecto a alertas o avisos. Por ejemplo, si el centro de operaciones de red 60 recibe datos que indican una posible fuga de agua, el centro de operaciones de red 60 solicita al cliente que verifique si se ha observado una fuga de agua. Por ejemplo, si el área de servicio está sujeta a racionamiento de agua u otra forma de distribución controlada, entonces el centro de operaciones de red 60 proporciona un aviso al cliente sobre la cantidad restante de agua que se le permite utilizar durante un período de racionamiento determinado.

En otra modalidad adicional, el sistema 10 incluye además un centro de respuesta de emergencia 120 para recibir la información del centro de operaciones de red 60 y responder en consecuencia. Los centros de respuesta de emergencia 120 pueden ser cualquier agencia gubernamental de la ciudad, estado o gobierno federal responsable de responder a emergencias y con autoridad para redirigir o cortar los servicios públicos según las circunstancias, por ejemplo, desastres naturales o contaminación. Por ejemplo, los centros de respuesta de emergencia 120 incluyen los departamentos de bomberos locales, la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA), el Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos (DHS) u entidades similares. Por ejemplo, el centro de operaciones de red 60 se comunica con los centros de respuesta de emergencia 120, a través de la red inalámbrica 65, y gestiona la distribución de servicios públicos en todo el sistema 10 de acuerdo con las instrucciones recibidas de los centros de respuesta de emergencia 120.

Además, la fuente de generación de energía propia 50 está acoplada eléctricamente al miembro de medición de fluidos 40 para generar la energía necesaria para alimentar el miembro de medición de fluidos 40 para la operación del transceptor de datos 42 o llevar a cabo todo el proceso del sistema de medición de agua/fluido.

Existen múltiples formas de generar energía, como el uso de una fuente generadora termoeléctrica, una fuente de batería de agua, una fuente de espectro de radio, una turbina, entre otros, como se muestra en las Figuras 2A a 2E.

En una modalidad preferida dentro del alcance de las reivindicaciones, la fuente de generación de energía propia 50 es una fuente de energía del generador termoeléctrico 70, como se muestra en la Figura 2A. La fuente de energía del generador termoeléctrico 70, en un ejemplo, se basa en un dispositivo Peltier para generar energía basada en las diferencias de calor del entorno y del fluido. Según esta modalidad, como se muestra en la Figura 3A y 3B, la fuente de energía del generador termoeléctrico 70 incluye un arreglo de un tubo pasante 71 con acopladores 72a, 72b, un bloque de transferencia térmica 73, un elemento disipador de calor 74, un dispositivo Peltier 75, una placa de circuito impreso (PCB) 76 y una configuración de carcasa 78 para alojar y soportar el arreglo de la tubería pasante 71, el bloque de transferencia térmica 73, el elemento disipador de calor 74, el dispositivo Peltier 75 y la PCB 76. El tubo pasante 71 tiene los acopladores 72a, 72b que están respectivamente acoplados en ambas porciones de extremo opuesto 71a, 71b de la tubería pasante 71 para acoplarse con el tubo de suministro 21 y permitir el flujo de fluido a través de este. En el ejemplo general, el fluido que fluye a través de la línea de suministro 21 y a través dela tubería pasante 71 es un fluido frío. Además, el bloque de transferencia térmica 73 incluye una cavidad pasante 73a para alojar la tubería pasante 71 y detectar la temperatura del fluido. El elemento disipador de calor 74 está adaptado para detectar la temperatura del aire ambiente circundante. La temperatura del aire ambiente en un ejemplo general puede ser más alta que la del fluido, de lo contrario, también puede ser posible viceversa. El dispositivo Peltier 75 se coloca alrededor del bloque de transferencia térmica 73 y se cubre a través del elemento disipador de calor 74 para estar en contacto directo con este, con el fin de detectar y convertir la diferencia de temperatura a través del elemento disipador de calor 74 y la tubería pasante 71, y el flujo de calor resultante a través de este, en una tensión. El PCB 76 se dispone alrededor del bloque de transferencia térmica 73 y se acopla eléctricamente (mediante medios de acoplamiento 77) al dispositivo Peltier 75 para suministrar la tensión al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua.

En una modalidad, como se muestra en la Figura 3C, la PCB 76 se conecta a un dispositivo Peltier 75 e incluye un transformador elevador de auto-oscilación 76a y un regulador inicial 76b para canalizar la tensión. Además, el PCB 76 también incluye un duplicador de tensión 76c para generar una tensión resultante hasta el nivel adecuado según los requisitos basados en la tensión canalizada.

En una modalidad, la fuente generadora de energía propia 50 también puede ser una fuente de energía del generador termoeléctrico que se configura para generar energía en base a la diferencia de temperatura entre el fluido, por ejemplo, donde la temperatura interior es probable que sea superior a 17 °C mientras que el agua que entra en una vivienda es aproximadamente de 12 °C. Esta diferencia de temperatura permite el uso de un generador termoeléctrico para extraer unos pocos milivatios de energía para el dispositivo de medición de fluidos 40 o también se puede utilizar para cargar la batería, si la hay. En tal modalidad de ejemplo, el centro de recepción de fluidos 30 se acopla a la línea de suministro 21 a través de al menos una línea de recepción de fluidos 31, y el miembro de medición de fluidos 40 se coloca entre la línea de suministro 21 y la línea de recepción de fluidos 31. En esta modalidad, la fuente generadora de energía propia 50 también puede ser una fuente de energía del generador termoeléctrico que está configurada para generar energía en base a la diferencia de temperatura entre el fluido de la línea de suministro 21 y la línea de recepción de fluidos 31 para alimentar al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua, en comparación con la temperatura del aire ambiente.

En una modalidad no cubierta por las reivindicaciones, como se muestra en la Figura 2B, la fuente generadora de energía propia 50 es una fuente de batería de agua 80 que tiene una pluralidad de recipientes que contienen agua para generar energía y alimentar el miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua. La fuente de batería de agua 80 crea una batería que genera electricidad simplemente conectando varios compartimentos aislados que contienen agua del grifo.

En otra modalidad no cubierta por las reivindicaciones, como se muestra en la Figura 2C, la fuente de generación de energía propia 50 es una fuente de generación de energía de turbina 90 para generar energía y alimentar al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua. En una modalidad adicional, como se muestra en la Figura 2D, la fuente de generación de energía de la turbina 90 y la fuente de generación de energía del generador termoeléctrico 70 en combinación están adaptadas para generar energía para alimentar al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua.

En otra modalidad no cubierta por las reivindicaciones, como se muestra en la Figura 2E, la fuente generadora de energía propia 50 es una fuente generadora de energía de espectro de radio 100 adaptada para generar energía para alimentar el miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua. La fuente de espectro de radio 100 genera electricidad a partir de las señales de radio ambientales en el aire.

En una modalidad, el sistema 10 además incluye una batería recargable (no mostrada) para almacenar la energía generada por cualquier o todas las fuentes de generación de energía propia 50.

Todas las fuentes de generación de energía propia, como el método de generación de energía de turbina y/o el método de espectro de radio y/o el método de batería de agua y/o el método de generador termoeléctrico, se pueden utilizar según la preferencia del usuario. Específicamente, para la fuente de generación de energía de turbina 90 utilizada en el presente miembro de medición de fluidos 40, se trata de una mejora de los métodos de generación de energía de turbina tradicionalmente utilizados. En la generación de energía de turbina tradicional, el uso de algunas turbinas de estantería causa una caída inaceptable en la presión del agua debido a la división del flujo de agua en dos o más entradas de flujo de agua, como se describe en el documento WO2014100496 titulado "water meter systems and methods". Nuestra investigación interna sugiere que algunos medidores de agua/fluido funcionan aceptablemente incluso sin dividir el flujo de agua en dos o más entradas como se describe en el documento WO2014100496. La mayoría de los sistemas tradicionales de generación de energía de turbina disponibles utilizan un chorro y una turbina restrictivos que reducen drásticamente la presión e introducen un riesgo de obstrucción inaceptable dentro del medidor de agua. El sistema de generación de energía de turbina utilizado en el presente sistema de agua/fluido es un generador estándar que puede suministrar una presión de agua aceptable de manera continua.

En otra modalidad adicional, se utiliza una fuente externa de energía para suministrar energía al sistema de medición de agua/fluido. El ejemplo de tal modalidad se representa en la Figura 4 a través de un sistema de gestión de fluidos 1000, asociado con el sistema 10. El sistema 1000 incluye un arreglo de flujo de fluido 1100, un arreglo de gestión de energía 1200 y un arreglo de procesamiento 1300. La disposición de flujo de fluido 1100 incluye una conexión desde al menos un centro de suministro de fluidos 20 hasta al menos un centro de recepción de fluidos 30 a través de una línea de suministro 21. La disposición de flujo que tiene al menos un miembro de medición de fluido, como el dispositivo de medición de fluidos 40, acoplado a la línea de suministro 21. Además, el arreglo de gestión de energía 1200 está acoplado al arreglo de flujo de fluido 1100 para permitir el flujo de fluido. El arreglo de gestión de energía 1200 incluye al menos una fuente de generación de energía 1210 y una batería recargable 1220 que se carga mediante la fuente de generación de energía 1210. Además, el arreglo de procesamiento 1300 incluye un reloj en tiempo real 1310, acoplado al arreglo de flujo de fluido 1100 para recibir la pluralidad de datos, y acoplado al arreglo de gestión de energía 1200 para ser alimentado. El reloj en tiempo real 1310 adaptado para marcar eventos y el arreglo de procesamiento de despertar para enviar la pluralidad de datos en tiempo real.

En esta modalidad del sistema de gestión de fluidos 1000, el arreglo de gestión de energía 1200 incluye el sistema de generación de energía que está asociado con un módulo de gestión de energía. Además, el módulo de gestión de energía se utiliza para recargar la batería 1220 y optimizar el uso de la batería recargada. Además, es bien sabido en el campo que la carga continua "goteo" de una batería disminuye su vida útil y reduce su capacidad de almacenamiento con el tiempo. En el sistema tradicional de medición de agua/fluido, esto es un problema ya que el agua fluye regularmente a lo largo del día. En el presente sistema 1000, 10, se utiliza un supercondensador (SuperCap) 1230 en el sistema para aprovechar la mayor parte de la energía disponible sin agotar la batería de forma continua.

Además, en dicha modalidad, se puede incorporar opcionalmente un reloj en tiempo real 1310 en el sistema. El reloj en tiempo real 1310 se utiliza para marcar la hora de los eventos y para "despertar" la electrónica en momentos predeterminados, por ejemplo, para enviar una lectura diaria del medidor. Por lo tanto, el presente sistema de medición de agua/fluido es también un sistema de medición de agua/fluido por bandas de tiempo (por ejemplo, por hora).

Además, en dicha modalidad, el sistema 10, 1000 opcionalmente comprende una pantalla o pantalla 1320. La pantalla 1320 se utiliza para mostrar el valor normal del medidor de "volumen total" y el estado del medidor de agua.

Además, el módulo de recolección de datos/módulo de medición de agua se utiliza opcionalmente con el sistema 1000 para medir el volumen total de agua utilizado.

Además, en otra modalidad de ejemplo, se proporciona una unidad de medición de agua para conectarse de manera comunicable al reloj en tiempo real 1310. Además, el reloj en tiempo real 1310 junto con la unidad de medición de agua calcula la cantidad de flujo de agua por unidad de tiempo y la duración del día.

Además, en otro ejemplo de modalidad, el sistema 10, 1000 incluye varios transceptores y un medio de comunicación para fines respectivos.

Además, en otro ejemplo de modalidad, los transceptores están asociados de manera comunicativa con el módulo de recolección de datos y el servidor remoto. Además, los transceptores se utilizan para transmitir y recibir datos a través del medio de comunicación.

En otra modalidad de ejemplo, se proporciona un servidor remoto que recibe la información del módulo de recolección de datos. Además, el servidor remoto comprende un procesador y una memoria.

Además, el procesador (procesador remoto) procesa la información recibida del módulo de recolección de datos y, en base a la información almacenada en la memoria, el procesador ordena al medidor de agua que corte el flujo de agua en caso de alguna fuga o flujo excesivo. Además, el procesador también calibra de forma remota el medidor de agua inteligente para reconocer una serie de otros eventos, como el cambio del volumen umbral, etc.

En otra modalidad de ejemplo, se proporciona una unidad de cierre de agua (no mostrada). En dicha unidad de cierre de agua, el flujo de agua no se apaga por completo, sino que se limita ya sea restringiendo la velocidad de flujo o restringiendo el volumen total por día a una cantidad fija (o una combinación de ambas).

En otra modalidad de ejemplo no cubierta por las reivindicaciones, se puede proporcionar un sistema inteligente. El sistema 10 o 1000 también puede actuar como un sistema inteligente. El sistema inteligente opcionalmente comprende un módulo de Red Neuronal Artificial (ANN) para autoentrenamiento. El sistema inteligente autoentrenado identifica eventos individuales (descarga del inodoro, ducha, ciclo de lavadora, etc.) e inicia automáticamente la acción relacionada, como, entre otras, informar sobre el evento, restringir la velocidad de flujo o restringir el volumen total por día, etc. El sistema inteligente es capaz de medir el uso hasta volúmenes pequeños (por ejemplo, 100 ml) y enviar los datos de vuelta al servidor, lo que permite a la empresa caracterizar los patrones de flujo al nivel de granularidad requerido para la identificación de eventos por primera vez. La transmisión regular de flujo y otros datos es un proceso intensivo en energía, que es la principal razón por la cual los medidores inteligentes existentes no transmiten datos a este nivel de granularidad. La identificación de eventos en las implementaciones ejemplares se basa en la tasa de flujo inicial y duración, la tasa de flujo constante y duración, además del volumen total de agua durante el evento.

Un sistema de medición de fluidos tan inteligente, en una modalidad no cubierta por las reivindicaciones como se muestra en el ejemplo de la Figura 5 y representada por el numeral 2000, incluye una o más líneas de suministro 2010, uno o más transceptores 2020 y una Red Neuronal Artificial (ANN) 2030. Las líneas de suministro 2010 están adaptadas para suministrar fluido a los clientes. Además, los transceptores 2020 están acoplados a las líneas de suministro 2010 para identificar una pluralidad de eventos individuales 2040 en el extremo del cliente. La Red Neuronal Artificial (ANN) 2030 está acoplada de manera inalámbrica a uno o más transceptores 2020 para recibir datos relacionados con la pluralidad de eventos individuales a procesar e inicia o comanda automáticamente la acción relacionada en el extremo del cliente. La pluralidad de eventos individuales 2040 incluye al menos una descarga de inodoro, una ducha, un ciclo de lavadora, y similares. Además, la acción relacionada en el extremo del cliente consiste al menos en informar sobre el estado de cada uno de los eventos individuales 2040 al cliente, restringiendo la velocidad de flujo en caso de fallo de la descarga del inodoro o la ducha o el uso de líquido según el ciclo de la lavadora, o restringiendo el volumen total de líquido por día a través de la descarga del inodoro o la ducha o el uso de líquido según el ciclo de la lavadora, y similares.

Los transceptores 2020 y la ANN 2030 están configurados para medir el más pequeño de un volumen del flujo de fluido en el extremo del cliente para caracterizar los patrones de flujo del fluido a un nivel de granularidad requerido para la identificación de eventos por primera vez en el extremo del cliente. La identificación del evento se basa en una tasa de flujo inicial del fluido en el extremo del cliente y en la duración del flujo del fluido en el extremo del cliente. La identificación del evento se basa además en la tasa de flujo constante y la duración del flujo de fluido en el extremo del cliente, además del volumen total de agua durante un evento.

En una modalidad no cubierta por las reivindicaciones, se proporciona un método de medición de fluidos inteligente. El método incluye:

suministrando fluido a los clientes a través de una o más líneas de suministro 2010;

identificando una pluralidad de eventos individuales en el extremo del cliente a través de uno o más transceptores 2020 acoplados a las líneas de suministro 2010.

recibiendo datos relacionados con la pluralidad de eventos individuales para procesar y automáticamente inicia o comanda la acción relacionada en el extremo del cliente a través de una Red Neuronal Artificial (ANN) 2030 acoplada de manera inalámbrica a uno o más transceptores 2020.

En una modalidad no cubierta por las reivindicaciones, recibir datos relacionados con la pluralidad de los eventos incluye medir el volumen más pequeño del flujo de fluido en el extremo del cliente para caracterizar los patrones de flujo del fluido a un nivel de granularidad requerido para la identificación de eventos por primera vez en el extremo del cliente a través de la configuración de los transceptores y la ANN 2030.

En una modalidad, se proporciona un método de medición de fluidos. El método incluye los pasos de:

fluido que fluye desde al menos un centro de suministro de fluidos 20 hasta al menos un centro de recepción de fluidos 30 a través de al menos una línea de suministro 21;

recogiendo una pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro 21 mediante un miembro de medición de fluidos 40 y enviando dichos datos en la red;

Autoalimentando el miembro de medición de fluidos 40 acoplado a la línea de suministro 21 para la recolección y envío continuo de datos de operación; y

recibiendo la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro y procesando dichos datos para actuar en consecuencia.

El paso de autoalimentación además incluye cargar termoeléctricamente los dispositivos de medición de fluidos a través de una fuente de energía del generador termoeléctrico 70. La fuente de energía del generador termoeléctrico 70 incluye:

un tubo pasante 71 que tiene acopladores 72a, 72b en ambas porciones de extremo opuestas 71a, 71b, la tubería pasante 71 permite el flujo de fluido a través de este, siendo el fluido frío;

un bloque de transferencia térmica 73 que tiene una cavidad pasante 73a para alojar la tubería pasante 71 y detectar la temperatura del fluido;

un elemento disipador de calor 74 adaptado para detectar la temperatura del aire ambiente circundante, siendo la temperatura del aire ambiente más caliente;

un dispositivo Peltier 75 dispuesto alrededor del bloque de transferencia térmica 73 y cubierto a través del elemento disipador de calor 74 para estar en contacto directo con este para detectar y convertir la diferencia de temperatura a través del elemento disipador de calor 74 y la tubería pasante 71, y el flujo de calor resultante a través de este, en una tensión.

una placa de circuito impreso (PCB) 76 dispuesta alrededor del bloque de transferencia térmica 73 y acoplada eléctricamente (mediante medios de acoplamiento 77) al dispositivo Peltier 75 para suministrar la tensión al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua, en donde el PCB 76 incluye:

un transformador elevador autooscilante 76a y un regulador inicial 76b para canalizar la tensión; y un duplicador de tensión 76c para generar una tensión resultante hasta el nivel adecuado dependiendo de los requisitos basados en la tensión canalizada.

En otra modalidad, el paso de autoalimentación también incluye generar energía termoeléctricamente basada en la diferencia de temperatura entre el fluido de la línea de suministro 21 y una línea receptora de fluido 31 del centro receptor de fluido 30 para alimentar al miembro de medición de fluidos 40 para su operación continua.

Se entiende que la descripción anterior tiene la intención de ser ilustrativa y no restrictiva. Por ejemplo, las modalidades discutidas anteriormente pueden ser utilizadas en combinación entre sí. Muchas otras modalidades serán evidentes para aquellos expertos en la materia al revisar la descripción anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

Un sistema de medición de fluidos (10) que comprende:

al menos un centro de suministro de fluidos (20) que tiene al menos una línea de suministro (21) y una línea de recepción de fluidos del cliente (31) para suministrar a al menos un extremo del cliente;

al menos un centro de recepción de fluidos (30) conectado al centro de suministro de fluidos (20) a través de la línea de suministro;

al menos un miembro de medición de fluidos (40) acoplado a la línea de suministro (21), el miembro de medición de fluidos tiene al menos un miembro regulador de fluido (41) y al menos un transceptor de datos (42, 2020), en donde el al menos un miembro regulador de fluido (41) regula el suministro de fluido a través de la línea de suministro, y el al menos un miembro de medición de fluidos (40) recoge una pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro (21) para ser enviados a través del al menos un transceptor de datos (42);

al menos una fuente de generación de energía propia (50) acoplada eléctricamente al miembro de medición de fluidos (40) para generar la energía necesaria para alimentar el miembro de medición de fluidos (40) para la operación de los datos; y

al menos un centro de operaciones de red (60) acoplado de manera inalámbrica para recibir la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro (21) mediante el transceptor de datos (42) para procesar e intercambiar información relevante o comandos con al menos uno de los centros de suministro de fluido (20), centro de recepción de fluidos (30) y el miembro de medición de fluidos (40),

en donde la al menos una fuente de generación de energía propia (50) está separada del al menos un miembro de medición de fluidos (40) y se coloca antes del miembro de medición de fluidos (40) entre la línea de suministro (21) y la línea de recepción de fluidos del cliente (31) para estar eléctricamente acoplada al miembro de medición de fluidos (40) y alimentar al miembro de medición de fluidos (40) para la operación del transceptor de datos (42) del miembro de medición de fluidos (40),

y

en donde la fuente de generación de energía propia (50) es una fuente de energía del generador termoeléctrico (70),

caracterizado porque:

la fuente de energía del generador termoeléctrico (70) comprende:

un tubo pasante (71) que tiene acopladores (72a, 72b) en ambas porciones de extremo opuestas (71a, 71b), la tubería pasante permite el flujo de fluido a través de este, siendo el fluido un fluido frío; un bloque de transferencia térmica (73) que tiene una cavidad pasante para alojar la tubería pasante y detectar la temperatura del fluido;

un elemento disipador de calor (74) colocado sobre el bloque de transferencia térmica para detectar la temperatura del aire ambiente circundante, siendo la temperatura del aire ambiente más alta que la del fluido frío;

un dispositivo Peltier (75) dispuesto en contacto con el bloque de transferencia térmica y cubierto a través del elemento disipador de calor (74) para estar en contacto directo con este, para detectar y convertir la diferencia de temperatura a través del elemento disipador de calor y la tubería pasante, y el flujo de calor resultante a través de este, en una tensión;

una placa de circuito impreso [PCB] (76) conectada eléctricamente al dispositivo Peltier (75) para suministrar la tensión al miembro de medición de fluidos (40) para operación continua,

y, porque:

la fuente de energía del generador termoeléctrico comprende: una configuración de carcasa (78) para alojar y soportar un arreglo de la tubería pasante (71), el bloque de transferencia térmica, el elemento disipador de calor (74), el dispositivo Peltier (75) y la PCB (76), en donde la configuración de carcasa (78) tiene una pluralidad de miembros de carcasa,

en donde dos miembros de carcasa de la pluralidad de miembros de carcasa están dispuestos transversalmente orientados entre sí para alojar y soportar la tubería pasante, el bloque de transferencia térmica, el elemento disipador de calor y el dispositivo Peltier y la PCB desde los dos lados de las porciones de extremo opuestas (71a, 71b) de la tubería pasante (71), y un miembro de carcasa adicional de la pluralidad de miembros de carcasa se dispone lateralmente en un lado de la tubería pasante (71) opuesto al elemento disipador de calor (74) para alojar y soportar el arreglo de la tubería pasante, el bloque de transferencia térmica, el elemento disipador de calor, el dispositivo Peltier y la PCB, al mismo tiempo que cubre la PCB (76).

El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la PCB (76) comprende: un transformador elevador autooscilante (76a) y un regulador inicial (76b) para canalizar la tensión; y un elevador de tensión opcional para generar una tensión resultante hasta el nivel adecuado según los requisitos basados en la tensión canalizada.

3. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el centro de recepción de fluidos (30) está acoplado a la línea de suministro a través de al menos una línea de recepción de fluidos, y el miembro de medición de fluidos se coloca entre la línea de suministro y la línea de recepción de fluidos.

4. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la fuente generadora de energía propia es una fuente de energía del generador termoeléctrico configurada para generar energía en base a la diferencia de temperatura entre el fluido de la línea de suministro (21) y la línea de recepción de fluidos para alimentar al miembro de medición de fluidos para su operación continua.

5. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fuente de generación de energía propia es una fuente de generación de energía de turbina (90) en combinación con la energía del generadortermoeléctrico para generar energía y alimentar el miembro de medición de fluidos para su operación continua.

6. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una batería recargable (1220) para almacenar la energía generada por la fuente de generación de energía propia.

7. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el centro de operaciones de red comprende:

un transceptor de comunicación (61) para recibir la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro por el transceptor de datos, y enviar señales o información relacionada;

un servidor de datos (62) para recibir la señal o información enviada desde el transceptor de comunicación (61) para procesar e intercambiar información relevante o comandos o datos con al menos uno de los centros de suministro de fluido, centro de recepción de fluidos y el miembro de medición de fluido. un almacenamiento de datos (63) para almacenar los datos o información del servidor de datos.

8. El sistema de medición de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende un centro de respuesta de emergencia (120) para recibir la información del centro de operaciones de red (60) y responder en consecuencia.

9. Un método de medición de fluidos (10) para el sistema de medición de fluidos (10) de la reivindicación 1, el método de medición de fluidos (10) que comprende:

hacer fluir el fluido desde al menos un centro de suministro de fluidos (20) hacia al menos un centro de recepción de fluidos (30) a través de al menos una línea de suministro (21);

recoger una pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro (21) mediante un miembro de medición de fluidos (40) y enviar dichos datos;

autoalimentar el miembro de medición de fluidos (40) acoplado a la línea de suministro (21) para la operación continua recogiendo y enviando datos; y

recibir la pluralidad de datos relacionados con el fluido suministrado a través de la línea de suministro (21) y procesar dichos datos para actuar en consecuencia.