IT201800002865A1

IT201800002865A1 - MONITORING AND CONTROL SYSTEM WITH SENSOR FOR INDIRECT MEASUREMENT OF CO2 CONCENTRATION

Info

Publication number: IT201800002865A1
Application number: IT102018000002865A
Authority: IT
Inventors: Francesco Romanello; Francesco Pieroni; Sabrina Romano; Erica Vaccari
Original assignee: Enea Agenzia Naz Per Le Nuove Tecnologie Lenergia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-20

Description

SISTEMA DI MONITORAGGIO E CONTROLLO CON SENSORE PER LA MONITORING AND CONTROL SYSTEM WITH SENSOR FOR THE

MISURAZIONE INDIRETTA DELLA CONCENTRAZIONE DI CO2INDIRECT MEASUREMENT OF CO2 CONCENTRATION

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo tecnico dell’invenzione Technical field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per il monitoraggio e il controllo di parametri fisici/chimici in un ambiente e per la gestione di apparecchiature localizzate in tale ambiente, il cui azionamento influenza appunto tali parametri. Il sistema elabora in maniera smart dati acquisiti da sensori dedicati installati nell’ambiente controllato e prevede anche una rete neurale per realizzare misure indirette. The present invention refers to a system for the monitoring and control of physical / chemical parameters in an environment and for the management of equipment located in such an environment, the operation of which influences precisely these parameters. The system smartly processes data acquired from dedicated sensors installed in the controlled environment and also provides a neural network to carry out indirect measurements.

Background Background

Allo stato dell'arte esistono numerosi sistemi di monitoraggio di parametri chimici e/o fisici e relativo controllo di apparecchiature in ambienti, soprattutto chiusi o in qualche modo circoscritti. Tali sistemi di tipo noto comprendono svariati componenti, sensori, attuatori o controllori che colloquiano tra loro e con i relativi sistemi mediante protocolli standard. At the state of the art there are numerous monitoring systems of chemical and / or physical parameters and relative control of equipment in environments, especially closed or in some way circumscribed. Such known systems comprise various components, sensors, actuators or controllers which communicate with each other and with the related systems by means of standard protocols.

Svantaggiosamente, spesso i sistemi considerati costituiscono architetture chiuse che non si prestano a possibili integrazioni, modifiche e/o adattamenti a ulteriori specifiche applicazioni e/o all'implementazione di logiche di funzionamento inedite. Disadvantageously, often the systems considered constitute closed architectures that do not lend themselves to possible integrations, modifications and / or adaptations to further specific applications and / or the implementation of new operating logics.

Inoltre, i sistemi di domotica o più in generale i sistemi di gestione energetica attualmente disponibili sul mercato sono scarsamente appetibili per via di problematiche legate ai costi elevati della strumentazione e alle difficoltà incontrate dagli utenti nell’interazione con apparecchiature sofisticate. Tali sistemi richiedono l'intervento di un tecnico specializzato non solo durante le fasi di installazione, ma soprattutto in quelle di calibrazione del sistema, oltre che nell’individuazione delle configurazioni d’uso, in genere è basata su profili di set point statici predisposti a priori dall'istallatore. In addition, home automation systems or, more generally, energy management systems currently available on the market are scarcely attractive due to problems related to the high costs of instrumentation and the difficulties encountered by users in interacting with sophisticated equipment. These systems require the intervention of a specialized technician not only during the installation phases, but above all in the calibration phases of the system, as well as in identifying the configurations of use, it is generally based on static set point profiles predisposed to priori by the installer.

Ancora, i sistemi disponibili sul mercato sono in genere chiusi e proprietari, ovvero non consentono di utilizzare né comunicare con dispositivi afferenti a differenti case produttrici, il che comporta la necessità di dotare l'abitazione di più sistemi per sopperire alle diverse esigenze di sicurezza, controllo del confort indoor, assistenza da remoto, ecc. Furthermore, the systems available on the market are generally closed and proprietary, i.e. they do not allow to use or communicate with devices belonging to different manufacturers, which entails the need to equip the home with more systems to meet the different security needs. indoor comfort control, remote assistance, etc.

In aggiunta, tali sistemi generalmente si avvalgono di dati rilevati mediante misure dirette o trasduttori, e in virtù del fatto che ogni metodo di misura presenta sue specificità, sono frequenti, quando non indispensabili, approssimazioni o errori tipici della particolare trasduzione applicata, che implicano di conseguenza errori e limiti nelle rilevazioni. In addition, these systems generally make use of data collected by direct measurements or transducers, and by virtue of the fact that each measurement method has its own specificities, approximations or errors typical of the particular transduction applied are frequent, if not indispensable, which imply consequently errors and limits in the surveys.

In particolare, il problema del controllo e del conteggio degli accessi ad un locale è risolto spesso utilizzando telecamere e sistemi di riconoscimento molto costosi. Altri sistemi fanno uso di RFID, che esigono di fornire tutte le persone di un adeguato trasponder, con evidenti problemi di privacy e di non certezza di conteggio. In particular, the problem of controlling and counting the accesses to a room is often solved by using very expensive cameras and recognition systems. Other systems make use of RFID, which require all people to be provided with an adequate transponder, with obvious privacy problems and uncertainty of counting.

Altri sistemi utilizzano lo smartphone come elemento da rilevare per individuare la presenza della persona ad esso associata, con evidenti problematiche relative alla privacy. Other systems use the smartphone as an element to be detected to identify the presence of the person associated with it, with obvious privacy issues.

Ancora, la rilevazione della presenza umana negli ambienti può essere realizzata tramite sensori PIR (Passive Infra Red), che sostanzialmente sono sensori di movimento e non di presenza, in quanto rilevano le variazioni di infrarosso emesse dal corpo di esseri viventi caldi e comunque di una certa grandezza, in cui la sensibilità alla grandezza del corpo emittente è regolabile. Questa soluzione presenta limiti evidenti, ad esempio quando gli occupanti del locale gestito dal sistema di rilevamento presenze non si muovono e non fanno attivare il sensore, che dopo un certo tempo di ritardo disattiva le utenze ad esso collegate, come l’impianto di condizionamento e/o l'illuminazione del locale in cui gli occupanti vivono o lavorano. Furthermore, the detection of human presence in environments can be achieved through PIR (Passive Infra Red) sensors, which are essentially motion sensors and not presence sensors, as they detect the variations of infrared emitted by the body of hot living beings and in any case of a certain size, in which the sensitivity to the size of the emitting body is adjustable. This solution has obvious limits, for example when the occupants of the room managed by the time and attendance system do not move and do not activate the sensor, which after a certain delay time deactivates the utilities connected to it, such as the air conditioning system and / or the lighting of the room where the occupants live or work.

Per ovviare "parzialmente" a questo problema, si ritarda l'intervento di spegnimento di un tempo che può arrivare anche a 20 minuti (tempo in cui si presume che gli occupanti abbiano avuto un movimento percepibile dal sistema). Questo ritardo aumenta il costo energetico relativo dell'inutile riscaldamento/raffrescamento del locale e della sua illuminazione, non potendo agire prontamente quando il locale non è più occupato. To "partially" remedy this problem, the shutdown intervention is delayed for up to 20 minutes (time in which it is assumed that the occupants have had a movement that can be perceived by the system). This delay increases the relative energy cost of the unnecessary heating / cooling of the room and its lighting, not being able to act promptly when the room is no longer occupied.

Un ulteriore parametro monitorato spesso mediante tali sistemi è la concentrazione della CO2. La misurazione è generalmente effettuata mediante apposito strumento misuratore, con costi molto elevati. Tale soluzione risulta quindi non appetibile sul mercato domotico delle Smart Home. In generale, i sensori per l'analisi della qualità dell'aria sono molto costosi e ciò ne limita il loro uso. Another parameter often monitored by such systems is the CO2 concentration. The measurement is generally carried out using a specific measuring instrument, with very high costs. This solution is therefore not attractive on the Smart Home home automation market. In general, sensors for air quality analysis are very expensive and this limits their use.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un sistema di monitoraggio e controllo di parametri chimici/fisici in ambienti chiusi che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota. The technical problem posed and solved by the present invention is therefore that of providing a system for monitoring and controlling chemical / physical parameters in closed environments which allows to overcome the drawbacks mentioned above with reference to the known art.

Tale problema viene risolto da un sistema secondo la rivendicazione 1. This problem is solved by a system according to claim 1.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Preferred features of the present invention are the subject of the dependent claims.

L’invenzione fornisce un sistema per monitorare parametri chimici e/o fisici di un ambiente, ad esempio un ambiente chiuso o comunque circoscritto, mediante sensori che acquisiscono dati di varia natura all’interno dell’ambiente e un’unità centrale che elabora tali dati secondo determinate logiche e implementa una rete neurale, attivando dispositivi presenti nell’ambiente sulla base dei dati elaborati, al fine di modificare i parametri chimici e/o fisici di interesse. The invention provides a system for monitoring chemical and / or physical parameters of an environment, for example a closed or in any case circumscribed environment, by means of sensors that acquire data of various kinds within the environment and a central unit that processes such data. according to certain logics and implements a neural network, activating devices present in the environment on the basis of the processed data, in order to modify the chemical and / or physical parameters of interest.

Il cuore dell'unità centrale del sistema è un microcontrollore, su cui gira un software che provvede a ricevere i segnali dai sensori connessi con essa, preferibilmente ne opera una conversione Analogico-Digitale, elabora procedure e interpreta lo stato sensoriale degli ambienti controllati, comanda gli attuatori (relè) che operano le opportune azioni, può contabilizzare le ore di accensione e memorizzare i dati di gestione. Parallelamente, può elaborare i dati sensoriali per gestioni di livello superiore quali ad esempio I'assisted living, la security, l'antiincendio, l'antiallagamento, l'automazione della gestione della home, ecc. The heart of the central unit of the system is a microcontroller, on which a software runs which receives the signals from the sensors connected to it, preferably performs an Analog-Digital conversion, processes procedures and interprets the sensory state of the controlled environments, commands the actuators (relays) that operate the appropriate actions, can count the hours of ignition and store the management data. At the same time, it can process sensory data for higher level management such as assisted living, security, fire prevention, anti-flooding, home management automation, etc.

Preferibilmente, i sensori sono impiegati per rilevare dati che consentono di misurare in maniera indiretta i parametri chimici/fisici di interesse, mediante le routine sviluppate dalla rete neurale. In tal modo, è possibile ottenere misure attendibili dei parametri monitorati impiegando sensori semplici e a basso costo. Preferably, the sensors are used to detect data which allow to indirectly measure the chemical / physical parameters of interest, by means of the routines developed by the neural network. In this way, it is possible to obtain reliable measurements of the monitored parameters using simple and low-cost sensors.

Infatti, la rete neurale calcola i parametri da monitorare sulla base dei dati acquisiti da diversi sensori, dislocati preferibilmente in posizioni diverse nell’ambiente (nodi). I dati vengono correlati e confrontati in maniera tale da generare una cooperazione tra tutti i nodi del sistema per il raggiungimento dell'obiettivo del monitoraggio e del controllo ottimale. In fact, the neural network calculates the parameters to be monitored on the basis of the data acquired from different sensors, preferably located in different positions in the environment (nodes). The data are correlated and compared in such a way as to generate cooperation between all the nodes of the system to achieve the objective of monitoring and optimal control.

La cooperazione dei singoli nodi consente alla rete di maturare una propria intelligenza collettiva, di livello superiore e distinta rispetto a quella dei singoli nodi, in grado di risolvere problemi altrimenti irrisolvibili individualmente. The cooperation of the single nodes allows the network to mature its own collective intelligence, of a higher and distinct level compared to that of the single nodes, capable of solving problems otherwise unsolvable individually.

Un aspetto della presente invenzione è pertanto quello di fornire una rete sensoriale e un relativo sistema intelligente in grado di sintetizzare grandezze fisiche indirette non misurate dall'apposito sensore, ma ricavate da una integrazione delle stesse. In questo modo si viene a generare una cooperazione sensoriale che consente di estrarre dalla rete di sistemi sensoriali contenuti informativi altrimenti "nascosti" nelle singole evoluzioni delle grandezze fisiche misurate. An aspect of the present invention is therefore that of providing a sensory network and a related intelligent system capable of synthesizing indirect physical quantities not measured by the appropriate sensor, but obtained by integrating them. In this way a sensory cooperation is generated which allows the extraction of information contents from the network of sensory systems otherwise "hidden" in the single evolutions of the measured physical quantities.

L'estrazione di contenuti informativi intrinseci sia alla singola "storia" del segnale del singolo sensore sia all'analisi dei segnali di una rete sensoriale complessa fornisce un valore aggiunto alle singole capacità di monitoraggio e misura, fornendo un approccio vincente nell'ottica dell'integrazione di più sensori in un unico sistema. Questo "modus operandi" conferisce al sistema sensoriale della presente invenzione doti di livello superiore. The extraction of intrinsic information content both in the single "history" of the single sensor signal and in the analysis of the signals of a complex sensory network provides an added value to the individual monitoring and measurement capabilities, providing a winning approach from the point of view of integration of multiple sensors into a single system. This "modus operandi" confers on the sensory system of the present invention superior qualities.

In particolare, la creazione delle reti di sensori e di attuatori dislocati nell’ambiente e in grado di rispondere alle logiche di intelligenza di gruppo consente di massimizzare le potenzialità consentite dalle reti di sensori e attuatori, sfruttando le eventuali ridondanze nella ricerca della misura indiretta di grandezze fisiche altrimenti di difficile rilevazione. In particular, the creation of networks of sensors and actuators located in the environment and able to respond to the logic of group intelligence allows to maximize the potential allowed by the networks of sensors and actuators, exploiting any redundancies in the search for indirect measurement of physical quantities otherwise difficult to detect.

Infatti, l’integrazione di segnali provenienti da una rete di sensori in grado di monitorare più grandezze fisiche, ad esempio la presenza di soggetti nell’ambiente, la temperatura, l'umidità, l'illuminazione, la ventilazione, la concentrazione di ossigeno o di CO2, lo stato acustico-vibrazionale di un ambiente, ecc., consente, oltre ad avere i relativi trend dei segnali, di operare elaborazioni complesse, di estrapolare ulteriori indicazioni quale ad esempio quella della presenza numerica di persone negli ambienti e il comportamento delle stesse, riuscendo a definire, dopo una fase di apprendimento tipica delle reti neurali, indicazioni fondamentali per il controllo ottimale e l'ottimizzazione dell'utilizzo delle risorse energetiche. In fact, the integration of signals from a network of sensors capable of monitoring multiple physical quantities, for example the presence of subjects in the environment, temperature, humidity, lighting, ventilation, oxygen concentration or of CO2, the acoustic-vibrational state of an environment, etc., allows, in addition to having the relative signal trends, to operate complex processing, to extrapolate further indications such as that of the numerical presence of people in the environments and the behavior of themselves, managing to define, after a learning phase typical of neural networks, fundamental indications for optimal control and optimization of the use of energy resources.

Inoltre, il sistema esperto che ne deriva consente di ridurre anche il numero e il tipo di sensori, senza rinunciare ad avere indicazioni molto precise anche per le grandezze fisiche non direttamente misurate (misure indirette). Furthermore, the resulting expert system also allows to reduce the number and type of sensors, without renouncing to have very precise indications even for physical quantities not directly measured (indirect measurements).

Questa architettura e logica di funzionamento consente di implementare codici di auto-validazione dei dati ambientali acquisiti per difendere il data base che si viene a generare da eventuali malfunzionamenti di alcuni sensori o gruppi di sensori, che potrebbero inficiare le misure corrette e deteriorare le funzioni dell'intero sistema multisensoriale. This architecture and operating logic allows the implementation of self-validation codes of the acquired environmental data to defend the database that is generated by any malfunctions of some sensors or groups of sensors, which could invalidate the correct measurements and deteriorate the functions of the whole multisensory system.

A tale scopo, si impiega preferibilmente una routine che in caso di dato non valido cercherà di sostituirlo con un dato calcolato e/o derivante dalla correlazione tra altre misure ritenute valide facendo misure indirette qualitative, altrimenti il dato è scartato, per impedire al sistema di considerare un dato errato e potenzialmente fuorviante. For this purpose, a routine is preferably used which, in case of invalid data, will try to replace it with a calculated data and / or deriving from the correlation between other measures considered valid by making qualitative indirect measurements, otherwise the data is discarded, to prevent the system from consider incorrect and potentially misleading data.

Ad esempio, i microfoni ambientali, i cui segnali trattati hanno contenuti informativi di livello superiore, possono essere impiegati per operazioni di calcolo delle presenze nell’ambiente. Impiegando tecniche di analisi spettrale, cross-correlazione e misure di ritardo dello stesso suono/rumore acquisito da più sensori disposti in vari punti nell’ambiente, è possibile risalire alla precisa provenienza dello stesso eseguendo operazioni di triangolazione. For example, environmental microphones, whose signals processed have higher-level information content, can be used for calculating presence in the environment. Using spectral analysis techniques, cross-correlation and delay measurements of the same sound / noise acquired by multiple sensors arranged at various points in the environment, it is possible to trace the precise origin of the same by performing triangulation operations.

Inoltre, si consideri che i suoni/rumori acquisiti possono essere generati da soggetti umani oppure da macchine presenti nell’ambiente, quali ad esempio un computer acceso o un condizionatore o fan-coil. Avendo il sistema delle presente invenzione capacità di analisi (Digital Signal Processing), di apprendimento (reti neurali) e quindi addestrato ad operare in tal senso, si può ottenere come output dal sistema di misura sia la dislocazione della sorgente di rumore, che la tipologia di tale stato operativo. Furthermore, consider that the acquired sounds / noises can be generated by human subjects or by machines present in the environment, such as for example a running computer or an air conditioner or fan-coil. Having the system of the present invention with the capability of analysis (Digital Signal Processing), of learning (neural networks) and therefore trained to operate in this sense, it is possible to obtain as output from the measurement system both the dislocation of the noise source and the typology of this operational state.

Questa metodologia può dare un contributo all'assisted living nella home moderna e nella city moderna, in quanto il sistema intelligente proposto può provvedere a ridurre praticamente a zero gli allarmi falsi e consentire un supporto affidabile a chi necessita di sussidi e di aiuti alla vita quotidiana. This methodology can make a contribution to assisted living in the modern home and in the modern city, as the proposed intelligent system can provide for virtually zero false alarms and allow reliable support to those in need of subsidies and help in daily life. .

Con la stessa logica, il sistema può effettuare anche una misura del livello di illuminazione dell’ambiente, potendo discernere quella solare, quella ambientale e quella emessa dai monitor e da altri strumenti e attrezzature. With the same logic, the system can also measure the level of lighting in the environment, being able to discern the solar one, the environmental one and that emitted by monitors and other instruments and equipment.

Anche altre grandezze fisiche hanno comportamenti e diversificazioni simili. Ad esempio, l'evoluzione della concentrazione della CO2in un ambiente chiuso ed abitato da una o più persone potrebbe fornire anche indicazioni di presenza, previsioni sul comportamento e sull'utilizzo dell'ambiente in questione. Other physical quantities also have similar behaviors and diversifications. For example, the evolution of CO2 concentration in a closed environment inhabited by one or more people could also provide indications of presence, forecasts on the behavior and use of the environment in question.

In sostanza, la presente invenzione fornisce un sistema multisensoriale che fa riferimento ad una unità centrale a microcontrollore in grado di monitorare svariate grandezze fisiche, ambientali e non, in un determinato ambiente, sia in modo diretto sia in modo indiretto, con capacità di autoapprendimento. Basically, the present invention provides a multisensory system that refers to a central microcontroller unit capable of monitoring various physical, environmental and non-environmental quantities in a given environment, both directly and indirectly, with self-learning capability.

L'utilizzo della tecnica delle reti neurali dà al sistema multisensoriale la capacita di percepire ciò che è "nascosto" nel contenuto informativo dei singoli segnali provenienti dai sensori facenti parte della rete sensoriale installata. Lo sviluppo di un sistema multisensoriale integrato a cui demandare le funzioni di monitoraggio, analisi e sintesi delle azioni da svolgere (abilitazioni / disabilitazioni / parzializzazioni / controllo / supervisione) sulla fornitura energetica alle utenze dell’ambiente, consente di ridurre o addirittura portare a zero gli sprechi di energia, anche agendo sulla gestione energetica predittiva delle singole utenze. The use of the neural network technique gives the multisensory system the ability to perceive what is "hidden" in the information content of the single signals coming from the sensors that are part of the installed sensory network. The development of an integrated multisensory system to which to delegate the functions of monitoring, analysis and synthesis of the actions to be carried out (enabling / disabling / partialization / control / supervision) on the energy supply to the users of the environment, allows to reduce or even bring to zero waste of energy, also by acting on the predictive energy management of individual users.

Il crescente interesse verso politiche attive della gestione della domanda di energia (demand side management) e verso azioni che possano modificarne il profilo (demand response) implica che l'utente finale, per garantire il proprio comfort, abbia a disposizione sistemi energetici che possano garantire la gestione flessibile della propria domanda: sistemi di generazione distribuita ed accumuli e sistemi di gestione e controllo. The growing interest in active policies for the management of energy demand (demand side management) and in actions that can modify its profile (demand response) implies that the end user, to guarantee his own comfort, has energy systems available that can guarantee flexible management of its demand: distributed generation and storage systems and management and control systems.

Sfruttando la disposizione sensoriale del presente sistema, è possibile inoltre prevedere l’integrazione di altre funzioni, praticamente a costo zero, quali ad esempio quelle di security, automation, assisted living, ecc., peculiarità determinanti nella gestione della smart home del futuro. By exploiting the sensory arrangement of this system, it is also possible to provide for the integration of other functions, practically at no cost, such as those of security, automation, assisted living, etc., decisive features in the management of the smart home of the future.

Il sistema comprende, in sostanza, vari blocchi funzionali che possono non coesistere nelle specifiche applicazioni e applicazioni pratiche. Infatti, il sistema è progettato preferibilmente come espandibile, comprendente moduli dedicati a risolvere esigenze smart di vario tipo e livello. The system essentially comprises various functional blocks that may not coexist in specific applications and practical applications. In fact, the system is preferably designed as expandable, comprising modules dedicated to solving smart needs of various types and levels.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. Other advantages, characteristics and methods of use of the present invention will become evident from the following detailed description of some embodiments, presented by way of non-limiting example.

Descrizione breve delle figure Brief description of the figures

Verrà fatto riferimento alle figure allegate, in cui: Reference will be made to the attached figures, in which:

− la Figura 1 mostra una vista schematica di una prima forma di realizzazione preferita di un sistema secondo la presente invenzione; Figure 1 shows a schematic view of a first preferred embodiment of a system according to the present invention;

− la Figura 2 mostra una vista schematica di una forma di realizzazione preferita di un sensore acustico secondo la presente invenzione; Figure 2 shows a schematic view of a preferred embodiment of an acoustic sensor according to the present invention;

− la Figura 3 mostra un grafo di una forma di realizzazione preferita di un sensore di misurazione indiretta della concentrazione di CO2secondo la presente invenzione; e Figure 3 shows a graph of a preferred embodiment of a sensor for indirect measurement of the CO2 concentration according to the present invention; And

− la Figura 4 mostra un andamento della concentrazione di CO2in un ambiente in funzione del tempo. - Figure 4 shows a trend in the concentration of CO2 in an environment as a function of time.

Le figure suindicate sono da intendersi esclusivamente a fini esemplificativi e non limitativi. The aforementioned figures are intended solely for illustrative and non-limiting purposes.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite Detailed description of preferred embodiments

Facendo inizialmente riferimento alla Figura 1, una prima forma di realizzazione preferita di un sistema secondo la presente invenzione è denotata complessivamente con 1. Referring initially to Figure 1, a first preferred embodiment of a system according to the present invention is denoted as a whole with 1.

Il sistema 1 secondo la presente invenzione è un sistema multisensoriale integrato, intelligente ed esperto, preferibilmente impiegato per il controllo di ambienti indoor. In particolare, il sistema multisensoriale consente la gestione energetica ad esempio di un ufficio (room) in modo razionale e ottimizzato, ovviamente estendibile a qualunque room, ad esempio tagliando i flussi energetici entranti non utili all'utilizzo delle attrezzature, ma mantenendo lo stato di confort ottimale. Scendere nella cellula (room) del sistema complesso (edificio) per operare il monitoraggio e controllo significa agire chirurgicamente sul taglio degli sprechi e quindi aumentare il risparmio senza incidere minimamente sul confort fornito agli utilizzatori degli ambienti. Ciò si ottiene strumentando i singoli ambienti con un sistema multisensoriale intelligente e con caratteristiche di apprendimento, in grado di comprendere l'usuale profilo di utilizzo delle utenze e fornire come output sia il controllo e la gestione delle stesse utenze sia la previsione della richiesta energetica futura. The system 1 according to the present invention is an integrated, intelligent and expert multisensory system, preferably used for the control of indoor environments. In particular, the multisensory system allows the energy management of, for example, an office (room) in a rational and optimized way, obviously extensible to any room, for example by cutting the incoming energy flows not useful for the use of equipment, but maintaining the state of optimal comfort. Going down into the cell (room) of the complex system (building) to operate the monitoring and control means acting surgically on cutting waste and therefore increasing savings without in any way affecting the comfort provided to the users of the environments. This is achieved by instrumenting the individual environments with an intelligent multisensory system and with learning characteristics, able to understand the usual profile of use of the users and provide as output both the control and management of the same users and the forecast of the future energy demand. .

In sostanza, il sistema 1 multisensoriale oggetto della presente invenzione è configurato per operare misure indirette di parametri di un ambiente tramite l'utilizzo di reti neurali. Inoltre, il sistema 1 sfrutta eventuali ridondanze dei dati acquisiti per avere capacità di auto-validazione e auto-correzione dei dati elaborati. Basically, the multisensory system 1 object of the present invention is configured to operate indirect measurements of parameters of an environment through the use of neural networks. Furthermore, system 1 exploits any redundancy of the acquired data to have self-validation and self-correction capabilities of the processed data.

Forme di realizzazione preferite del sistema 1 dell’invenzione prevedono di implementare sensori virtuali capaci di operare misure indirette in maniera economica, sulla base di dati già acquisiti per altri scopi, destinate in particolare ad applicazioni per l'automazione e l'approccio smart della gestione di ambienti indoor. Preferred embodiments of the system 1 of the invention provide for the implementation of virtual sensors capable of operating indirect measurements in an economic way, on the basis of data already acquired for other purposes, intended in particular for applications for automation and the smart management approach. of indoor environments.

In particolare, il sistema 1 è atto a monitorare parametri fisici e/o chimici in un ambiente, ad esempio un ambiente chiuso o limitato come una stanza, e a controllare, in funzione di tali parametri, una o più apparecchiature 60 posizionate nell’ambiente. In particular, system 1 is able to monitor physical and / or chemical parameters in an environment, for example a closed or limited environment such as a room, and to control, according to these parameters, one or more equipment 60 positioned in the environment.

Ad esempio, tali apparecchiature 60 possono essere dispositivi di accensione/spegnimento di dispositivi di illuminazione, dispositivi di regolazione dell'emissione luminosa (dimmerazione) di dispositivi di illuminazione, dispositivi di accensione/spegnimento di sistemi di condizionamento dell’aria dell’ambiente, dispositivi di regolazione di sistemi di condizionamento dell’aria dell’ambiente. For example, such equipment 60 can be on / off devices for lighting devices, devices for regulating the light output (dimming) of lighting devices, on / off devices for air conditioning systems in the environment, devices of regulation of ambient air conditioning systems.

A tale scopo, il sistema 1 comprende una pluralità di sensori 50 di rilevazione di parametri fisici e/o chimici dell’ambiente che comprendendo almeno un sensore di conteggio degli accessi 51 all’ambiente e un sensore di misurazione della concentrazione di CO2 53 nell’ambiente, descritti dettagliatamente nel corso della trattazione. For this purpose, the system 1 comprises a plurality of sensors 50 for detecting physical and / or chemical parameters of the environment which comprising at least one sensor for counting the accesses 51 to the environment and a sensor for measuring the CO2 concentration 53 in the environment, described in detail in the course of the discussion.

Il sistema 1 comprende inoltre un’unità centrale 2 in comunicazione con la pluralità di sensori 50, l’unità centrale 2 essendo atta a comandare le apparecchiature 60. In particolare, l’unità centrale può essere configurata per attuare degli attuatori di tali apparecchiature, ad esempio dei relè. The system 1 also comprises a central unit 2 in communication with the plurality of sensors 50, the central unit 2 being able to control the equipment 60. In particular, the central unit can be configured to actuate actuators of such equipment, for example relays.

L’unità centrale 2 è configurata per acquisire i dati rilevati dai sensori 50, elaborarli e comandare l’attuazione delle apparecchiature 60 in funzione dei dati elaborati. In particolare, l’unità centrale 2 è atta ad implementare una rete neurale, in maniera tale che l’elaborazione dei dati acquisiti dai sensori segua le logiche di una rete neurale. The central unit 2 is configured to acquire the data detected by the sensors 50, process them and command the implementation of the equipment 60 according to the data processed. In particular, the central unit 2 is able to implement a neural network, in such a way that the processing of the data acquired by the sensors follows the logic of a neural network.

La rete neurale implementata tramite l’unità centrale 2 è atta ad essere allenata mediante l’inserimento di dati di esempio corrispondenti a dati rilevati dalla pluralità di sensori 50. In particolare, l’allenamento (training) può essere pregresso al funzionamento del sistema e volto a settare preliminarmente le routine di elaborazione di dati. Comunque, durante la fase di uso stesso del sistema la rete neurale continua ad allenarsi e ad affinare tali ruotine, secondo capacità di autoapprendimento. The neural network implemented by the central unit 2 is able to be trained by inserting example data corresponding to data detected by the plurality of sensors 50. In particular, the training can be prior to the operation of the system and aimed at preliminary setting the data processing routines. However, during the use phase of the system itself, the neural network continues to train and refine these routines, according to self-learning capabilities.

Il cuore dell'unita centrale 2 è un microcontrollore. Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione la piattaforma utilizzata è ARDUINO UNO, che può ad esempio utilizzare come microcontrollore il processore AT MEGA 328. Sulla piattaforma del microcontrollore gira un software che provvede a ricevere i segnali dalla pluralità di sensori 50 connessi con essa, in particolare ne opera una conversione Analogico-Digitale, elabora procedure e interpreta lo stato sensoriale degli ambienti controllati, comanda gli attuatori (relè) che operano le opportune azioni sulla rispettiva pluralità di apparecchiature 60. Inoltre, può essere prevista la contabilizzazione delle ore di accensione e la memorizzazione dei dati di gestione. The heart of central unit 2 is a microcontroller. According to a preferred embodiment of the invention, the platform used is ARDUINO UNO, which can for example use the AT MEGA 328 processor as a microcontroller. A software runs on the platform of the microcontroller which receives the signals from the plurality of sensors 50 connected to it. , in particular it carries out an Analog-Digital conversion, elaborates procedures and interprets the sensory status of the controlled environments, commands the actuators (relays) that operate the appropriate actions on the respective plurality of equipment 60. Furthermore, the accounting of the hours of switching on and storing management data.

Parallelamente, l’unità centrale 2 può utilizzare i dati sensoriali per implementare gestioni di livello superiore, quali ad esempio l'assisted living, la security, l'antiincendio, l'antiallagamento, ecc. In parallel, central unit 2 can use sensory data to implement higher level management, such as assisted living, security, fire prevention, anti-flooding, etc.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, la piattaforma ARDUINO UNO opera i suoi controlli tramite più porte di comunicazione. According to a preferred embodiment of the invention, the ARDUINO UNO platform operates its controls through multiple communication ports.

Può infatti, ad esempio, operare tramite Bluetooth, Wi-Fi, Zig Bee, Z-Wave, EnOcean, collegamento IP, collegamento in R.F., collegamento telefonico (fisso o GSM), RS232, USB, ecc.. A queste opportunità di collegamento si possono affiancare i classici relè laddove fosse necessario comandare direttamente carichi elettrici di un certo impegno, uscita in PWM (Pulse width modulation), ecc. In fact, it can, for example, operate via Bluetooth, Wi-Fi, Zig Bee, Z-Wave, EnOcean, IP connection, RF connection, telephone connection (landline or GSM), RS232, USB, etc. you can combine the classic relays where it is necessary to directly control electrical loads of a certain commitment, PWM output (Pulse width modulation), etc.

Le uscite digitali PWM, ovvero a modulazione di larghezza di impulso, si basano su una modulazione che permette di ottenere una tensione media variabile dipendente dal rapporto tra la durata dell'impulso positivo e di quello negativo (duty-cycle). La durata di ciascun impulso può essere espressa in rapporto al periodo tra due impulsi successivi, implicando il concerto di ciclo di lavoro. Un ciclo di lavoro utile pari a 0% indica un impulso di durata nulla, in pratica assenza di segnale, mentre un valore del 100% indica che l'impulso termina nel momento in cui inizia il successivo. The PWM digital outputs, ie pulse width modulation, are based on a modulation that allows to obtain a variable average voltage depending on the ratio between the duration of the positive and negative pulses (duty-cycle). The duration of each pulse can be expressed in relation to the period between two successive pulses, implying the concerted work cycle. A duty cycle of 0% indicates a pulse of zero duration, in practice no signal, while a value of 100% indicates that the pulse ends when the next one begins.

L’implementazione nel sistema di tale caratteristica può consentire ad esempio il pilotaggio di motori elettrici, il controllo della dimmerazione di lampade per illuminazione e di valvole di regolazione proporzionali. The implementation of this feature in the system can allow, for example, the driving of electric motors, the dimming control of lighting lamps and proportional control valves.

Inoltre, la piattaforma ARDUINO UNO può consentire la gestione di memorie di massa di vario genere, anche di memorie SD su cui possono essere archiviati dati derivanti dalle misure o dalle elaborazioni. Preferibilmente, un clock consente di referenziare nel tempo i dati utili come reporting delle azioni operate dal sistema in funzione dei dati ambientali che hanno prodotto tali azioni. In questo modo, si possono valutare gli impatti derivanti dall'uso del sistema, certificare le azioni eseguite e pianificare eventuali correzioni esterne di vario genere. Furthermore, the ARDUINO UNO platform can allow the management of mass memories of various kinds, including SD memories on which data deriving from measurements or processing can be stored. Preferably, a clock allows the useful data to be referenced over time as reporting of the actions carried out by the system as a function of the environmental data that produced these actions. In this way, it is possible to evaluate the impacts deriving from the use of the system, certify the actions performed and plan any external corrections of various kinds.

In considerazione del fatto che i dati elaborati dall’unità centrale 2 secondo routine di auto-validazione ed eventuale auto-correzione, quando il protocollo è ancora in fase di elaborazione ed ottimizzazione -ad esempio durante i primi usi del sistema- possono essere errati, è possibile prevedere operazioni di supervisione anche dall’esterno, ad esempio prevedendo un collegamento con il sistema per scaricare i dati e fornirli al gestore e/o a sistemi di supervisione di livello superiore. In questo modo, si può aumentare l'affidabilità e la robustezza del sistema. In consideration of the fact that the data processed by the central unit 2 according to self-validation and possible self-correction routines, when the protocol is still being processed and optimized - for example during the first uses of the system - may be incorrect, it is possible to provide for supervision operations also from the outside, for example by providing a connection with the system to download the data and supply them to the manager and / or to higher level supervision systems. In this way, the reliability and robustness of the system can be increased.

Ancora, l’unità centrale 2 può comprendere mezzi di memorizzazione 3 dei dati rilevati dalla pluralità di sensori 50 e mezzi di connessione 4 (cablata o wireless) con unità esterne. Furthermore, the central unit 2 may comprise means for storing 3 of the data detected by the plurality of sensors 50 and means of connection 4 (wired or wireless) with external units.

Preferibilmente, la pluralità di sensori 50 comprende ulteriormente, oltre ai sensori già citati, uno o più dei sensori del seguente gruppo: Preferably, the plurality of sensors 50 further comprises, in addition to the sensors already mentioned, one or more of the sensors of the following group:

− un sensore acustico 52; - an acoustic sensor 52;

− un sensore di temperatura; - a temperature sensor;

− un sensore di umidità; - a humidity sensor;

− un sensore di luminosità; - a brightness sensor;

− un sensore di rilevazione dello stato di apertura di una porta/finestra; - a sensor for detecting the opening status of a door / window;

− un sensore di vibrazione; e - a vibration sensor; And

− un sensore di movimento. - a motion sensor.

Ciascun sensore è realizzato come un sottosistema che dialoga con l’unità centrale 2, come sarà chiarito a breve. Each sensor is made as a subsystem that communicates with the central unit 2, as will be clarified shortly.

Con riferimento ancora alla Figura 1, è mostrata una forma di realizzazione preferita dell'architettura del sistema 1 in cui il livello intermedio corrisponde al cuore del sistema, che può operare indipendentemente dagli altri livelli, essendo gli altri livelli delle logiche estensioni gerarchiche dell'intero sistema. With reference again to Figure 1, a preferred embodiment of the architecture of the system 1 is shown in which the intermediate level corresponds to the heart of the system, which can operate independently from the other levels, being the other levels of the logical hierarchical extensions of the whole system.

Il livello alto è sostanzialmente un’unità di supervisione e calcolo in cui si svolgono funzioni di gestione ed elaborazioni complesse sia sul data base che viene prodotto dal mondo sensoriale sia sui singoli segnali per estrarre con analisi complesse contenuti informativi di livello superiore. Il livello basso comprende estensioni dedicate a specifiche applicazioni, come ad esempio quella di un sensore virtuale per la misurazione della concentrazione di CO2 nell'ambiente monitorato. The high level is basically a supervision and calculation unit in which complex management and processing functions are carried out both on the database that is produced by the sensory world and on individual signals to extract higher level information content with complex analysis. The low level includes extensions dedicated to specific applications, such as that of a virtual sensor for measuring the CO2 concentration in the monitored environment.

Come mostrato sempre in Figura 1, l'unita centrale 2 riceve i dati provenienti dal mondo sensoriale ad essa connesso. II software residente nella memoria della piattaforma ARDUINO UNO acquisisce questi segnali e li tratta in modo diverso a seconda del sensore di provenienza. Infatti, i sensori che rilevano grandezze fisiche come temperatura, umidità, illuminazione, movimento, vibrazioni o segnali acustici, sono in genere confrontati con soglie o range di valori predeterminati per consentire la decisione sulle azioni di controllo da espletare. Altri tipi di segnali, ad esempio quelli provenienti dai sensori ad infrarossi attivi e codificati utilizzati per il conteggio delle presenze nell'ambiente gestito dal sistema, sono dati in elaborazione ad una routine dedicata al riconoscimento del concretizzarsi dell'accesso o dell'uscita per poter aggiornare il contatore delle presenze, che è la variabile che guida le azioni relative alla presenza o meno delle persone nell'ambiente e che tiene presente le ore uomo di permanenza nell' ambiente per valutare anche altri parametri, quali ad esempio l'aumento della CO2, ecc. As always shown in Figure 1, the central unit 2 receives data from the sensory world connected to it. The software residing in the memory of the ARDUINO UNO platform acquires these signals and treats them differently depending on the sensor of origin. In fact, the sensors that detect physical quantities such as temperature, humidity, lighting, movement, vibrations or acoustic signals, are generally compared with thresholds or ranges of predetermined values to allow the decision on the control actions to be carried out. Other types of signals, for example those coming from active and coded infrared sensors used for counting the attendance in the environment managed by the system, are processed by a routine dedicated to recognizing the occurrence of access or exit in order to update the attendance counter, which is the variable that guides the actions relating to the presence or absence of people in the environment and which takes into account the man hours spent in the environment to also evaluate other parameters, such as the increase in CO2 , etc.

Preferibilmente, il sistema 1 può relazionarsi e comunicare con unità esterne tramite porte e mezzi di comunicazione di tipo noto. Questa caratteristica consente al sistema di poter allargare il suo raggio d’azione inviando dati, messaggi e allarmi all’esterno della rete del sistema stesso. Preferably, the system 1 can relate to and communicate with external units through doors and communication means of known type. This feature allows the system to be able to broaden its range of action by sending data, messages and alarms outside the network of the system itself.

In tal modo, il sistema dell’invenzione si presta ad interagire in modo biunivoco -e quindi poter essere a sua volta controllato- con un sistema di livello gerarchico superiore, o a controllare sistemi di livello gerarchico inferiore. In this way, the system of the invention lends itself to interact in a two-way way - and therefore be able to be controlled in turn - with a system of a higher hierarchical level, or to control systems of a lower hierarchical level.

Il sistema 1 secondo presente invenzione comprende una rete neurale che gode di doti di auto-apprendimento. La prima installazione del sistema 1 prevede delle azioni che consentono al software di memorizzare le impostazioni primarie quali soglie, stili di utilizzo, ecc., che sono state implementate in routine di autoapprendimento e di riconoscimento che consentono un utilizzo intelligente del sistema, in grado di autogestirsi. Infatti, l'installazione preferibilmente prescinde dalle condizioni in cui il sistema è installato e dai profili soggettivi di utilizzo dei soggetti fruitori degli ambienti. The system 1 according to the present invention comprises a neural network which has self-learning qualities. The first installation of system 1 involves actions that allow the software to memorize the primary settings such as thresholds, styles of use, etc., which have been implemented in self-learning and recognition routines that allow intelligent use of the system, capable of self-manage. In fact, the installation preferably does not take into account the conditions in which the system is installed and the subjective profiles of use of the users of the environments.

Il sistema 1 è quindi preferibilmente configurato per essere in grado, durante il primo periodo di installazione, di “capire” dove è installato e chi deve servire per garantire massimo confort e risparmio ottimale. The system 1 is therefore preferably configured to be able, during the first installation period, to "understand" where it is installed and who must be used to ensure maximum comfort and optimal savings.

Per quanto riguarda i sensori compresi nel sistema 1 secondo la presente invenzione, ne saranno ora descritti alcuni secondo forme di realizzazione preferite, a titolo esemplificativo e non limitativo. As regards the sensors included in the system 1 according to the present invention, some second preferred embodiments will now be described, by way of non-limiting example.

Sensore di temperatura Temperature sensor

I sensori di temperatura controllano lo stato termico dell’ambiente o locale gestito dal sistema, e possono essere installati anche in modo ridondante per studiare fenomeni di stratificazione, di influenza della presenza di finestre, delle utenze elettriche di potenza, dell'irraggiamento solare, ecc. I segnali prodotti da questi sensori sono inviati agli ingressi analogici di ARDUINO UNO che Ii acquisisce per poi elaborarli, memorizzarli e confrontarli con soglie predefinite operando anche con matematiche, statistiche ecc. The temperature sensors control the thermal state of the environment or room managed by the system, and can also be installed in a redundant way to study stratification phenomena, the influence of the presence of windows, electrical power users, solar radiation, etc. . The signals produced by these sensors are sent to the analog inputs of ARDUINO UNO which Ii acquires to then process them, store them and compare them with predefined thresholds, also operating with mathematics, statistics, etc.

Sensore di umidità Humidity sensor

I sensori di umidità sono molto utili nel controllo ambientale, in quanto consentono di calcolare la temperatura percepita secondo formula: Humidity sensors are very useful in environmental control, as they allow you to calculate the perceived temperature according to the formula:

H = Ta (O.555 ∙ (e - 10)) H = Ta (O.555 ∙ (e - 10))

dove Ta è la temperatura dell'aria ed e è la pressione di vapore. where Ta is the air temperature and e is the vapor pressure.

Questo sensore fornisce in uscita un segnale digitale già trattato, e per poterlo gestire la piattaforma ARDUINO UNO utilizza una routine disponibile in libreria Open Source. Per questo motivo, il segnale prodotto dal sensore può essere acquisito mediante un ingresso digitale dell'unità centrale 2. This sensor outputs a digital signal that has already been processed, and in order to manage it the ARDUINO UNO platform uses a routine available in the Open Source library. For this reason, the signal produced by the sensor can be acquired via a digital input of the central unit 2.

A titolo di esempio, può essere impiegato un sensore di tipo DHT11, in grado di fornire contemporaneamente le misure di umidità e temperatura. By way of example, a DHT11 type sensor can be used, capable of simultaneously providing humidity and temperature measurements.

Sensore di luminosità Brightness sensor

I sensori di luminosità provvedono al controllo dell'illuminazione degli ambienti che, se di lavoro, deve rispettare le normative vigenti a seconda delle attività svolte. The brightness sensors control the lighting of the environments which, if working, must comply with the regulations in force according to the activities carried out.

Questa rilevazione è molto importante perché consente di regolare l'accensione/spegnimento e/o la dimmerazione delle lampade (se adeguate ad un simile controllo), consentendo risparmi energetici sensibili. Praticamente, questo sensore può essere una semplice fotoresistenza. La luce che impatta sulla zona sensibile induce una variazione della resistenza del componente, e se inserita in un partitore resistivo polarizzato con i 5V dell'alimentazione di ARDUINO UNO si produce un segnale variabile (caduta di tensione) collegato ad un ingresso analogico di ARDUINO UNO. This detection is very important because it allows you to adjust the switching on / off and / or dimming of the lamps (if suitable for such a control), allowing significant energy savings. Basically, this sensor can be a simple photoresistor. The light that impacts on the sensitive area induces a variation in the resistance of the component, and if inserted in a resistive divider polarized with the 5V of the ARDUINO UNO power supply, a variable signal (voltage drop) is produced, connected to an ARDUINO UNO analog input. .

Nella routine di gestione del segnale proveniente da tale sensore si possono considerare due soglie (una per l'accensione e una per lo spegnimento), in modo da gestire una sorta di isteresi del sistema per ovviare ad accensioni e spegnimenti ripetuti e dipendenti da variazioni di illuminazione minimale. In the management routine of the signal coming from this sensor, two thresholds can be considered (one for switching on and one for switching off), in order to manage a sort of system hysteresis to avoid repeated switching on and off depending on variations in minimal lighting.

Sensore per la rilevazione dello stato di apertura di porte e finestre Sensor for detecting the opening status of doors and windows

Questi sensori sono preferibilmente realizzati mediante dei relè reed, in pratica una sorta di ampolline sotto vuoto che contengono il contatto, azionato da un magnete. Dal punto di vista operativo, il magnete si monta sulla parte mobile della finestra o della porta, mentre il sensore contenente l'ampollina (contatto) è montato sulla parte fissa delle stesse in modo che i due oggetti siano in prossimità in condizioni di chiusura e si allontanino in condizioni di apertura, facendo dunque rilevare al sensore l'allontanamento del magnete. Possono essere disposte per attivarsi in apertura o in chiusura e sono collegate agli ingressi digitali. L'utilità di questi sensori sta nel controllare e monitorare lo stato di apertura delle porte e delle finestre affinché il sistema di controllo operi lo spegnimento di fan coil o comunque di sistemi di condizionamento climatico finché porte o finestre risultano aperte. In questo modo, si possono effettuare aperture limitate all'effettivo tempo necessario al transito o al ricambio dell'aria con conseguente risparmio energetico. These sensors are preferably made by means of reed relays, in practice a sort of vacuum interrupters which contain the contact, activated by a magnet. From an operational point of view, the magnet is mounted on the moving part of the window or door, while the sensor containing the bulb (contact) is mounted on the fixed part of the same so that the two objects are in proximity in closed conditions and move away in open conditions, thus causing the sensor to detect the removal of the magnet. They can be arranged to activate on opening or closing and are connected to the digital inputs. The usefulness of these sensors lies in controlling and monitoring the opening status of doors and windows so that the control system switches off fan coils or in any case climate conditioning systems as long as doors or windows are open. In this way, openings can be made limited to the actual time necessary for the transit or replacement of the air with consequent energy savings.

Sensore acustico Acoustic sensor

Il sensore acustico 52 è configurato per la rilevazione in un ambiente della presenza di utenze rumorose che corrispondono a soggetti o oggetti in funzionamento e per la loro localizzazione. The acoustic sensor 52 is configured for detecting in an environment the presence of noisy users corresponding to subjects or objects in operation and for their localization.

Il sensore acustico 52 comprende almeno tre sensori (o microfoni) M1, M2, M3, per l’acquisizione di dati acustici emessi da un’utenza rumorosa, in cui i tre sensori sono in comunicazione con una seconda unità di elaborazione dati. I tre sensori sono disposti in posizioni note nell’ambiente, diverse l’una dall’altra, come mostrato schematicamente in Figura 2. The acoustic sensor 52 includes at least three sensors (or microphones) M1, M2, M3, for the acquisition of acoustic data emitted by a noisy user, in which the three sensors are in communication with a second data processing unit. The three sensors are arranged in known positions in the environment, different from each other, as shown schematically in Figure 2.

La seconda unità di elaborazione dati è configurata per implementare una rete neurale in maniera tale da calcolare la posizione di un’utenza rumorosa nell’ambiente e riconoscere la tipologia di utenza rumorosa. The second data processing unit is configured to implement a neural network in such a way as to calculate the position of a noisy user in the environment and recognize the type of noisy user.

In particolare, il calcolo della posizione di utenza rumorosa è effettuato in funzione del ritardo dei tempi di acquisizione del segnale acustico emesso dall’utenza da parte di ciascun sensore, mentre il riconoscimento della tipologia di utenza rumorosa è realizzato mediante il confronto dei dati acustici acquisiti dai tre sensori con dati acustici associati a utenze rumorose note che sono memorizzati nella seconda unità di elaborazione dati, secondo le logiche di una rete neurale. In particular, the calculation of the noisy user position is carried out according to the delay of the acquisition times of the acoustic signal emitted by the user by each sensor, while the recognition of the type of noisy user is carried out by comparing the acquired acoustic data. by the three sensors with acoustic data associated with known noisy users which are stored in the second data processing unit, according to the logic of a neural network.

In questo modo è possibile svolgere misure indirette di presenza e di “stato” delle utenze rumorose. Secondo una forma di realizzazione preferita del sensore acustico 52, i segnali acquisiti da microfoni M1, M2, M3, sono collegati ad una scheda di acquisizione veloce e trattati mediante due routine in grado di condizionare questi segnali rispettivamente nel dominio del tempo e della frequenza. La routine che opera nel dominio del tempo valuta i ritardi del rumore percepito dai singoli microfoni. Essendo noto che la velocità del suono ad una temperatura ambiente di 20°C è di circa 340m/s, una differente distanza del sensore dalla sorgente del rumore di un metro provocherà un ritardo di circa 3 millisecondi. Effettuando un calcolo vettoriale utilizzando questi ritardi si può risalire al punto preciso da dove proviene il rumore, e dunque al numero di sorgenti di rumore. In this way it is possible to carry out indirect measurements of the presence and “status” of noisy users. According to a preferred embodiment of the acoustic sensor 52, the signals acquired by microphones M1, M2, M3 are connected to a fast acquisition card and processed by means of two routines capable of conditioning these signals respectively in the time and frequency domain. The time domain routine evaluates the delays in noise perceived by individual microphones. As it is known that the speed of sound at an ambient temperature of 20 ° C is about 340m / s, a different distance of the sensor from the noise source of one meter will cause a delay of about 3 milliseconds. By carrying out a vector calculation using these delays, it is possible to trace the precise point from where the noise comes from, and therefore the number of noise sources.

Le tecniche impiegate per la triangolazione comprendono analisi spettrale e analisi nel dominio del tempo, auto correlazioni e cross correlazioni, effettuate ad esempio in ambiente LabView. The techniques used for triangulation include spectral analysis and time domain analysis, auto correlations and cross correlations, carried out for example in the LabView environment.

Inoltre, come anticipato, la routine che svolge i calcoli nel dominio della frequenza correla gli spettri calcolati ad una matrice utilizzata come riferimento e interpreta la tipologia di sorgente di rumore. Furthermore, as anticipated, the routine that carries out the calculations in the frequency domain correlates the calculated spectra to a matrix used as a reference and interprets the type of noise source.

Queste elaborazioni sono utilizzate per valutare ad esempio la presenza di persone nell’ambiente, lo stato di accensione di computer (le ventole fanno un particolare rumore standardizzato), lo stato di fan coil anch’essi produttori di un loro “specifico” rumore, ecc. These calculations are used to evaluate, for example, the presence of people in the environment, the power-up status of computers (the fans make a particular standardized noise), the status of fan coils which also produce their own "specific" noise, etc. .

Sensore di vibrazione Vibration sensor

I sensori di vibrazione possono essere integrati ai sensori acustici per monitorare lo stato acustico/vibrazionale dell'ambiente. L’obiettivo è quello di produrre dati ridondanti di presenza nell’ambiente per confermare e validare i risultati di altri sistemi di rilevamento, come ad esempio quello della presenza o quello di movimento ad ultrasuoni o a PIR (Infrarossi passivi). Avendo una potenza di calcolo sovrabbondante e quindi disponibile a costo zero, e considerando il basso costo di tali sensori, è utile operare questo controllo per ridurre eventuali anomalie di rilevamento della presenza all'interno degli ambienti gestiti dal sistema, molto utili nelle logiche di assisted living e di security. Vibration sensors can be integrated with acoustic sensors to monitor the acoustic / vibrational state of the environment. The goal is to produce redundant data of presence in the environment to confirm and validate the results of other detection systems, such as that of the presence or that of ultrasonic or PIR (passive infrared) movement. Having an overabundant computing power and therefore available at no cost, and considering the low cost of these sensors, it is useful to operate this control to reduce any anomalies of presence detection within the environments managed by the system, very useful in assisted logic. living and security.

Sensore di CO2 CO2 sensor

Una forma di realizzazione preferita di un sensore per la misurazione indiretta della concentrazione di CO253 in un ambiente è mostrata in Figura 3. A preferred embodiment of a sensor for indirect measurement of CO253 concentration in an environment is shown in Figure 3.

Il sensore 53 comprende una terza unità di elaborazione dati configurata in maniera tale da implementare le logiche di una rete neurale e almeno uno tra i sensori seguenti: The sensor 53 comprises a third data processing unit configured in such a way as to implement the logics of a neural network and at least one of the following sensors:

− un sensore di conteggio degli accessi all’ambiente S1; - a sensor for counting the accesses to the S1 environment;

− uno o più sensori di rilevazione di apertura di una o più finestre S2; - one or more sensors for detecting the opening of one or more windows S2;

− uno o più sensori di rilevazione di apertura di una o più porte S3; - one or more sensors for detecting the opening of one or more doors S3;

− un sensore di luminosità S4; - an S4 brightness sensor;

− un sensore di umidità S5; - an S5 humidity sensor;

− un sensore di temperatura S6; e - a temperature sensor S6; And

Affinché possa essere calcolato il valore della concentrazione di CO2, preferibilmente deve essere noto anche almeno uno dei seguenti dati: In order for the CO2 concentration value to be calculated, at least one of the following data must preferably also be known:

− produzione media oraria di CO2 da parte di ciascuna persona presente nell’ambiente; - average hourly production of CO2 by each person present in the environment;

− volume dell’ambiente; - volume of the environment;

− dimensioni superficiali e geometria dell’ambiente; - surface dimensions and geometry of the environment;

− durata dell’attività di apertura/chiusura della/e porta/e; - duration of the opening / closing of the door / s;

− durata dell’attività di apertura/chiusura della/e finestra/e; - duration of the opening / closing of the window / s;

− ricambi forzati di aria nell’ambiente; e - forced air changes in the environment; And

− presenza di piante a foglia larga nell’ambiente. - presence of broad-leaved plants in the environment.

La configurazione complessiva del sensore 53 è tale che la terza unità di elaborazione dati è programmata per l’elaborazione dei dati rilevati dai sensori S1, S2, S3, S4, S5 e dei dati noti, secondo le logiche di una rete neurale, al fine di stimare la concentrazione di CO2 nell’ambiente. The overall configuration of the sensor 53 is such that the third data processing unit is programmed to process the data detected by the sensors S1, S2, S3, S4, S5 and the known data, according to the logic of a neural network, in order to to estimate the CO2 concentration in the environment.

Ulteriori dati che possono essere considerati utili per il calcolo sono: Additional data that can be considered useful for the calculation are:

− contemporaneità di apertura e chiusura di porta e finestre; - simultaneous opening and closing of doors and windows;

− numero di ore presenza uomo nell'ambiente; - number of hours of human presence in the environment;

− tipo di attività svolta dalle persone presenti; - type of activity carried out by the people present;

− se presenti piante a foglia larga, m<2>del fogliame e tipologia delle piante. - if large-leaved plants are present, m <2> of the foliage and type of plants.

Naturalmente, rimanendo su questa logica, si può aumentare la precisione della misura andando a pesare altre variabili funzionali e ambientali. Naturally, remaining on this logic, the accuracy of the measurement can be increased by weighing other functional and environmental variables.

Il sensore 53, sulla base di tecniche di implementazione multisensoriale di dati, può essere in grado di indicare il momento in cui si superano livelli predeterminati della concentrazione di CO2 nell’ambiente e comandare un ricambio dell'aria mediante l'apertura di porte e/o finestre. Una tale misura è di fondamentale importanza per assicurare un livello adeguato di confort quando si decide di tenere chiuse le porte e le finestre per ragioni di risparmio energetico. The sensor 53, on the basis of multisensory data implementation techniques, may be able to indicate the moment in which predetermined levels of the CO2 concentration in the environment are exceeded and command a change of air by opening doors and / or windows. Such a measure is of fundamental importance to ensure an adequate level of comfort when deciding to keep doors and windows closed for energy saving reasons.

Secondo forme di realizzazione preferite, una routine implementata su una piattaforma ARDUINO UNO dedicata a questa specifica applicazione ha come ingressi due tipologie di dati, quelli costanti ed inseriti una tantum relativi alle dimensioni dell’ambiente, volumi, ecc., e quelli variabili che sono il numero di presenze, le ore di presenza, i tempi di apertura di porte e finestre, la temperatura, l'umidita, ecc. According to preferred embodiments, a routine implemented on an ARDUINO UNO platform dedicated to this specific application has two types of data as inputs, the constant and one-off inserted ones relating to the dimensions of the environment, volumes, etc., and the variable ones that are the number of people present, the hours of presence, the opening times of doors and windows, the temperature, the humidity, etc.

Per individuare in via preliminare i pesi p da attribuire ai singoli valori forniti dal mondo sensoriale, si può utilizzare un analizzatore della qualità dell’aria che misura la temperatura, l’umidità e la concentrazione di CO2. Questo è provvisto di un data logger che durante prove sperimentali registra il trend della CO2, della temperatura e dell’umidità e fornisce le evoluzioni dei suddetti parametri ambientali che sono poi correlati alle azioni (aperture e chiusure di porte e finestre) e ai dati provenienti dagli altri sensori, come mostrato a titolo esemplificativo in Figura 4. To preliminarily identify the weights p to be attributed to the individual values provided by the sensory world, an air quality analyzer that measures temperature, humidity and CO2 concentration can be used. This is equipped with a data logger which during experimental tests records the trend of CO2, temperature and humidity and provides the evolution of the aforementioned environmental parameters which are then correlated to the actions (opening and closing of doors and windows) and to the data coming from the other sensors, as shown by way of example in Figure 4.

La routine pesa tutte le variabili e le costanti e incrementa una grandezza virtuale legata al valore della concentrazione di CO2. The routine weighs all the variables and constants and increases a virtual quantity linked to the value of the CO2 concentration.

Quando tale grandezza (e quindi l’associato valore di concentrazione di CO2) supera una soglia preimpostata, la terza unità di elaborazione dati attiva un buzzer piezoelettrico che indica la necessità di cambiare l'aria all'ambiente controllato. Contestualmente, il sistema 1 disattiva il raffreddamento/riscaldamento dell'ambiente nel momento in cui le finestre sono aperte, costringendo gli occupanti a limitare l'apertura al tempo necessario al ricambio d'aria e quindi assicurando il risparmio energetico. Ovviamente, il sistema e contro-reazionato dal fatto che il tempo di apertura delle finestre e/o delle porte riporterà la grandezza virtuale legata alla CO2 ad un valore di livello inferiore e proporzionale al tempo di apertura. When this quantity (and therefore the associated CO2 concentration value) exceeds a preset threshold, the third data processing unit activates a piezoelectric buzzer which indicates the need to change the air to the controlled environment. At the same time, the system 1 deactivates the cooling / heating of the environment when the windows are open, forcing the occupants to limit the opening to the time necessary for the exchange of air and thus ensuring energy savings. Obviously, the system is counter-reacted by the fact that the opening time of the windows and / or doors will bring the virtual quantity linked to CO2 back to a lower level value proportional to the opening time.

Si comprende come un simile approccio consente di avere una valutazione di una grandezza come quella della CO2 praticamente a costo zero visto che si utilizza una disposizione sensoriale utilizzata per altri scopi e una potenza di calcolo altrimenti sotto-sfruttata. It is understood how such an approach makes it possible to have an evaluation of a magnitude such as that of CO2 at practically no cost since a sensory arrangement used for other purposes and a computing power otherwise under-exploited are used.

Per migliorare ulteriormente la precisione del calcolo virtuale della concentrazione di CO2, si potrebbe introdurre nel sensore 53 anche un sensore anemometrico, per tenere conto degli effetti delle correnti d’aria nel ricambio della stessa, che in giornate particolarmente ventose potrebbero risultare importanti. To further improve the accuracy of the virtual calculation of the CO2 concentration, an anemometric sensor could also be introduced into the sensor 53, to take into account the effects of the air currents in the exchange of the same, which on particularly windy days could be important.

Il grafico mostrato in Figura 4 riporta a scopo dimostrativo i valori forniti dalla routine del sensore 53 implementato secondo quanto appena descritto confrontati con quelli letti da uno strumento misuratore della concentrazione di CO2. Si può osservare che l’errore massimo riscontrato è al di sotto del 15%, valore evidenziato dopo l’apertura della finestra. Ciò ci ha indotto appunto a considerare l’opportunità di introdurre un sensore anemometrico. The graph shown in Figure 4 shows for demonstration purposes the values provided by the routine of the sensor 53 implemented as described above compared with those read by a CO2 concentration measuring instrument. It can be observed that the maximum error found is below 15%, a value highlighted after opening the window. This prompted us to consider the opportunity to introduce an anemometric sensor.

Di seguito si riportano gli eventi e le azioni registrate corrispondenti alle lettere riportate sulla linea orizzontale del tempo nel grafico di Figura 4: The recorded events and actions corresponding to the letters shown on the horizontal time line in the graph of Figure 4 are shown below:

T0 = Tempo iniziale con locale non abitato; T0 = Initial time with uninhabited room;

A = Entra una persona; A = Enter a person;

B = Entra una persona; B = Enter a person;

C = Esce una persona (poco prima di D si supera il livello di attenzione che si è stabilito in 1.500 ppm) C = A person comes out (just before D the attention level that has been established at 1,500 ppm is exceeded)

D = Si apre la finestra; D = The window opens;

E = Si chiude la finestra; E = The window closes;

F = Si apre la porta ed esce una persona; F = The door opens and a person leaves;

G = Entrano due persone (tra G ed H si supera di nuovo la soglia di attenzione); G = Two people enter (between G and H the attention threshold is exceeded again);

H = Si apre la porta; H = The door opens;

I = Si chiude la porta. I = The door closes.

Sensore per il conteggio degli accessi Access counting sensor

Il sensore di conteggio degli accessi ad un ambiente 51 comprende una prima unità di elaborazione dati e almeno due sensori di prossimità in comunicazione con essa. Ciascun sensore è istallato in corrispondenza di un accesso all’ambiente ed è atto a rilevare il passaggio di un soggetto attraverso l’accesso. In particolare, i sensori di prossimità essendo dislocati in successione lungo una direzione di ingresso/uscita dell’ambiente e la prima unità di elaborazione dati è configurata per individuare un ingresso/uscita di un soggetto dall’ambiente in virtù della successione temporale delle rilevazioni del passaggio di un soggetto attraverso l’accesso effettuate da detti due sensori di prossimità. The sensor for counting the accesses to an environment 51 comprises a first data processing unit and at least two proximity sensors in communication with it. Each sensor is installed at an access to the environment and is able to detect the passage of a subject through the access. In particular, the proximity sensors being located in succession along an entrance / exit direction of the environment and the first data processing unit is configured to identify an input / output of a subject from the environment by virtue of the temporal succession of the measurements of the environment. passage of a subject through the access made by said two proximity sensors.

Secondo forme di realizzazione preferite, i due sensori di prossimità sono sensori ad infrarossi attivi, comprendenti un emettitore di raggi infrarossi e un ricevitore dei raggi infrarossi emessi, come ad esempio un fotodiodo. According to preferred embodiments, the two proximity sensors are active infrared sensors, comprising an infrared ray emitter and a receiver of the emitted infrared rays, such as a photodiode.

Il sensore di conteggio degli accessi proposto consente dunque di effettuare la rilevazione della presenza nell’ambiente monitorato mediante il conteggio delle persone che vi hanno accesso. In particolare, i due sensori di prossimità in corrispondenza dell’accesso all’ambiente inviano un segnale di uscita a soglia (attivato/disattivato) alla piattaforma ARDUINO UNO di gestione, e una seconda unità di elaborazione dati esegue una ruotine per la valutazione dell'accesso all’ambiente in funzione dei segnali inviati dai sensori, discriminando se il soggetto è in ingresso o in uscita. In alternativa, si possono impiegare sensori di prossimità che impiegano varie tecnologie quali ad esempio ultrasuoni e infrarossi attivi codificati. Ad esempio, si possono impiegare due sensori ad infrarossi codificati con la funzione di sensore di prossimità che, tarati su una soglia di distanza tra il sensore e il bersaglio, commutano l'uscita da un valore alto ad uno basso quando tale distanza si riduce al disotto della soglia impostata. La necessità di avere due sensori nasce appunto dal fatto di dover discriminare il verso di transito del soggetto attraverso l’accesso (se in ingresso o in uscita dall’ambiente). The proposed access counter sensor therefore allows you to detect the presence in the monitored environment by counting the people who have access to it. In particular, the two proximity sensors in correspondence with the access to the environment send a threshold output signal (activated / deactivated) to the ARDUINO UNO management platform, and a second data processing unit performs a routine for evaluating the access to the environment according to the signals sent by the sensors, discriminating whether the subject is entering or exiting. Alternatively, proximity sensors can be used which employ various technologies such as for example ultrasounds and coded active infrared. For example, it is possible to use two infrared sensors encoded with the function of proximity sensor which, calibrated on a distance threshold between the sensor and the target, switch the output from a high value to a low value when this distance is reduced to below the set threshold. The need to have two sensors arises precisely from the fact of having to discriminate the direction of transit of the subject through access (whether entering or exiting the environment).

Come anticipato, la routine provvede a riconoscere l'ingresso o l'uscita di un soggetto e quindi a tenere il conteggio delle presenze nel locale o nel luogo monitorato, rendendosi insensibile a falsi ingressi o false uscite. La variabile contatore è interrogata dalla routine che provvede a gestire le accensioni e gli spegnimenti delle utenze necessarie solo durante la presenza di persone nell'ambiente gestito. As anticipated, the routine recognizes the entry or exit of a subject and therefore keeps the attendance count in the room or in the monitored place, making itself insensitive to false inputs or false outputs. The counter variable is interrogated by the routine that manages the switching on and off of the utilities necessary only during the presence of people in the managed environment.

È evidente come il conteggio delle presenze nell’ambiente monitorato è introdotto nel monitoraggio indiretto della concentrazione della CO2 nell'ambiente. It is evident how the counting of presences in the monitored environment is introduced in the indirect monitoring of the concentration of CO2 in the environment.

Come illustrato precedentemente, il sistema di conteggio degli accessi è un sistema in grado di risolvere il problema di gestire l'abilitazione/disabilitazione delle utenze di un locale in funzione o meno della presenza di persone nell'ambiente controllato, aumentando il grado di efficienza e annullando i tempi morti dovuti al ritardo che nei sistemi attualmente esistenti è necessario prevedere per ovviare alla disabilitazione delle utenze in caso di non movimento prolungato degli occupanti l'ambiente stesso. Inoltre, conoscere anche il numero delle persone presenti nell'ambiente consente al sistema di percepire altre informazioni utili a risalire ad altre grandezze fisiche misurate in forma indiretta. Il tutto è inoltre confortato dal fatto che il costo dell'intero sistema è molto basso, e che inoltre è in grado di svolgere una mole di lavoro supplementare a quella richiesta per il conteggio degli accessi. As previously illustrated, the access counting system is a system capable of solving the problem of managing the enabling / disabling of users in a room depending on the presence or absence of people in the controlled environment, increasing the degree of efficiency and eliminating the dead times due to the delay that in the currently existing systems it is necessary to provide for the disabling of the utilities in the event of prolonged non-movement of the occupants in the room itself. Furthermore, knowing the number of people present in the environment also allows the system to perceive other information useful for tracing other physical quantities measured indirectly. All this is also supported by the fact that the cost of the entire system is very low, and that it is also capable of carrying out an additional amount of work to that required for counting the accesses.

Verrà ora descritta una logica di funzionamento preferita della routine che svolge la funzione di riconoscimento dell'ingresso e dell'uscita di un soggetto dall’ambiente monitorato. A preferred operating logic of the routine that performs the function of recognizing the entry and exit of a subject from the monitored environment will now be described.

Il sensore di conteggio degli accessi 51, secondo una forma di realizzazione preferita, comprende almeno due sensori di prossimità ad infrarossi attivi codificati (frequenza nota), che una volta tarati su una distanza cambiano lo stato dell'uscita digitale quando in sua prossimità si propone un ostacolo (persona). Questi sensori sono configurati con un emettitore ad infrarossi modulato con una portante predefinita e un ricevitore costituito da un fotodiodo sensibile alla banda emessa dal precedente emettitore. L'elettronica rileva come segnale utile quello modulato dalla frequenza portante, rendendo la misura insensibile ai "rumori" esterni quali la luce ambiente e tutte le emissioni non volute, anche nello spettro degli infrarossi, che possono manifestarsi nelle vicinanze dei fotodiodi ricevitori. La necessità di disporre di due coppie di trasmettitore/ricevitore nasce dall'esigenza di discriminare il verso del transito, in maniera tale da stabilire se si tratta di un ingresso o un'uscita dal locale monitorato. The access counting sensor 51, according to a preferred embodiment, comprises at least two coded active infrared proximity sensors (known frequency), which, once calibrated over a distance, change the status of the digital output when it is proposed in its proximity. an obstacle (person). These sensors are configured with a modulated infrared emitter with a predefined carrier and a receiver consisting of a photodiode sensitive to the band emitted by the previous emitter. The electronics detects the signal modulated by the carrier frequency as a useful signal, making the measurement insensitive to external "noises" such as ambient light and all unwanted emissions, even in the infrared spectrum, which can occur in the vicinity of the photodiodes receivers. The need to have two pairs of transmitter / receiver arises from the need to discriminate the direction of transit, in order to establish whether it is an entrance or an exit from the monitored room.

Preferibilmente, la routine valuta secondo una logica booleana la sequenza delle successioni e considera un transito avvenuto quando si concretizza una delle seguenti due matrici, rispettivamente la Matrice degli ingressi Mi e la Matrice delle uscite Mu, in cui sono riportate le sequenze degli stati logici che i due sensori assumono durante il transito, insieme agli stadi del transito ad essi associati. Preferably, the routine evaluates the sequence of sequences according to a Boolean logic and considers a transit that took place when one of the following two matrices is realized, respectively the Matrix of the inputs Mi and the Matrix of the outputs Mu, in which the sequences of the logical states that the two sensors assume during the transit, together with the transit stages associated with them.

Mi Me

Sensore esterno Sensore interno Stadio del transito External sensor Internal sensor Transit stage

1 1 Entrambi i sensori non attivi 1 1 Both sensors inactive

0 1 Sensore esterno attivato 0 1 External sensor activated

0 0 Entrambi i sensori attivi 0 0 Both sensors active

1 0 Sensore interno attivato 1 0 Internal sensor activated

1 1 Entrambi i sensori non attivi 1 1 Both sensors inactive

Mu Mu

1 1 Entrambi i sensori non attivi 1 1 Both sensors inactive

1 0 Sensore interno attivato 1 0 Internal sensor activated

0 0 Entrambi i sensori attivi 0 0 Both sensors active

0 1 Sensore esterno attivato 0 1 External sensor activated

1 1 Entrambi i sensori non attivi 1 1 Both sensors inactive

Al verificarsi della matrice di eventi Mi si considera avvenuto un ingresso nell’ambiente o locale controllato e viene incrementato il contatore di presenze. Upon the occurrence of the matrix of events Mi, an entry into the controlled environment or room is considered to have occurred and the attendance counter is increased.

Al verificarsi della matrice di eventi Mu si considera avvenuta un'uscita dal locale controllato e viene decrementato il contatore di presenze. When the matrix of events Mu occurs, an exit from the controlled room is considered to have occurred and the attendance counter is decreased.

Qualora si verificassero sequenze differenti dalle due illustrate nelle matrici Mi e Mu, significherebbe che si sono manifestate situazioni diverse da un transito completo e il contatore non verrà attivato né in incremento né in decremento. Altrimenti, il contatore di presenze verrà incrementato quando si verifica un accesso e verrà decrementato quando si verifica un'uscita. If sequences different from the two illustrated in the Mi and Mu matrices occur, it would mean that situations other than a complete transit have occurred and the counter will not be activated, neither increasing nor decreasing. Otherwise, the attendance counter will be incremented when an access occurs and will be decremented when an exit occurs.

Se le sequenze illustrate nelle matrici sono interrotte, il transito è considerato fallito e il sistema ritorna in attesa di un nuovo tentativo. If the sequences illustrated in the matrices are interrupted, the transit is considered failed and the system returns to await a new attempt.

Il sistema 1 è robusto e affidabile ma, per escludere qualche eventuale -anche se improbabile- doppio conteggio o non conteggio, si può rendere il sistema di rilievo presenze ridondante mediante l’inserimento di un ulteriore rivelatore di movimento, ad esempio a infrarossi passivo di tipo PIR. In questo modo, qualora l’ulteriore sensore di movimento rilevasse spostamenti quando il contatore vale zero incrementerebbe di uno il suo valore, oppure, qualora con contatore maggiore di uno, dopo un certo intervallo di tempo prefissato non rilevasse nessun movimento, porterebbe il contatore a zero, forzando lo spegnimento. System 1 is robust and reliable but, to exclude any possible - even if unlikely - double counting or non-counting, the attendance detection system can be made redundant by inserting an additional motion detector, for example passive infrared PIR type. In this way, if the further motion sensor detects displacements when the counter is zero, it would increase its value by one, or, if with a counter greater than one, after a certain predetermined time interval it would not detect any movement, it would bring the counter to zero, forcing shutdown.

Sensore di movimento Motion sensor

Il sistema 1 può prevedere un sensore di movimento che integra il sensore acustico/vibrazionale e il sistema di conteggio accessi. The system 1 can provide a movement sensor which integrates the acoustic / vibrational sensor and the access counting system.

Il sensore di movimento può essere impiegato nel sistema come elemento ridondante nella rilevazione di presenze nell’ambiente per correggere eventuali malfunzionamenti del sistema di conteggio accessi, inoltre può dare indicazioni al sistema di supervisione su come viene vissuto l'ambiente dagli occupanti. Inoltre, il sensore di movimento può fornire indicazioni utili per altri scopi quali ad esempio assisted living, security, e può completare le informazioni necessarie a comprendere gli stili di vita e di fruizione delle risorse energetiche. The motion sensor can be used in the system as a redundant element in the detection of presence in the environment to correct any malfunctions of the access counting system, it can also give indications to the supervision system on how the environment is experienced by the occupants. Furthermore, the motion sensor can provide useful information for other purposes such as assisted living, security, and can complete the information necessary to understand the lifestyles and use of energy resources.

In sostanza, le disponibilità di calcolo dell'unita centrale 2 possono dotare il sistema 1 della capacità di: Basically, the calculation availability of central unit 2 can provide system 1 with the ability to:

− misurare di grandezze ambientali quali temperatura, umidità, luminosità, rumore, vibrazioni, movimento, ecc.; - measure environmental quantities such as temperature, humidity, brightness, noise, vibrations, movement, etc .;

− misurare indirettamente grandezze ambientali e non, altrimenti misurabili secondo metodologie tradizionali complesse e costose; - indirectly measure environmental and non-environmental quantities, otherwise measurable according to complex and expensive traditional methods;

− controllare l’apertura/chiusura di porte e finestre; - check the opening / closing of doors and windows;

− effettuare il conteggio delle presenze nell’ambiente; - counting the presence in the environment;

− supportare applicazioni di assisted living, metering, security, smart home; − attuare e controllare utenze e dispositivi; - support assisted living, metering, security, smart home applications; - implement and control utilities and devices;

− implementare un collegamento con altri sistemi di livello gerarchico diverso per dare al sistema stesso opportunità di livello superiore (master) o di controllo di sistemi inferiori (slave). - implement a connection with other systems of a different hierarchical level to give the same system an opportunity for a higher level (master) or for controlling lower systems (slaves).

Nei punti precedenti sono state ampiamente descritte caratteristiche e funzionalità del sistema 1 secondo la presente invenzione, che può essere utilizzato come un vero e proprio agente domotico smart, ovvero in grado di assicurare una gestione "intelligente" di una abitazione. In the previous points, the characteristics and functionalities of the system 1 according to the present invention have been extensively described, which can be used as a real smart home automation agent, ie capable of ensuring "intelligent" management of a home.

In sostanza, i punti di forza del sistema oggetto della presente invenzione sono: Basically, the strengths of the system object of the present invention are:

− rilevamento della presenza degli utenti all'interno dell'abitazione in modo "affidabile" quale requisito essenziale per la gestione energetica secondo logiche on demand, ovvero fornire energia solo dove, quando e nell’intensità effettivamente richiesta dagli utenti; - detection of the presence of users inside the home in a "reliable" way as an essential requirement for energy management according to on-demand logic, or to supply energy only where, when and at the intensity actually requested by users;

− possibilità di integrare localmente i dati provenienti da più sensori, riuscendo ad ottenere informazioni qualitativamente e quantitativamente superiori a quelle del singolo sensore; - possibility of locally integrating data from multiple sensors, managing to obtain qualitatively and quantitatively superior information to those of the single sensor;

− possibilità di integrare nel sistema i device più disparati (interoperabilità), superando le limitazioni dovute all' esistenza di differenti protocolli di comunicazione, fornendo un sistema completamente aperto e in grado di assicurare l'integrazione tecnica e semantica tra diversificate sorgenti di informazioni per fornire un insieme di servizi che si aggiungono alla sola gestione energetica dell’abitazione. In tal caso, la smartness della home risiederebbe nella possibilità di fornire assistenza agli utenti nei più svariati ambiti: ad esempio, sensori indossabili per il monitoraggio dei parametri vitali degli utenti possono consentire una assistenza sanitaria da remoto, con il coinvolgimento delle strutture sanitarie, il controllo dell'apertura delle porte e finestre per servizi di segnalazione antiintrusione e altre funzioni che di volta in volta possono essere implementate nell' ambito del sistema. Ancora, l’architettura del sistema è predisposta a ricevere i dati dalla sensoristica istallata come input e fornire in output servizi che non sono solo orientati alla gestione delle utenze elettriche o termiche, ma che possono includere tutta una serie di servizi aggiuntivi sfruttando la stessa infrastruttura di base ed un'unica interfaccia utente; - possibility of integrating the most disparate devices into the system (interoperability), overcoming the limitations due to the existence of different communication protocols, providing a completely open system capable of ensuring technical and semantic integration between diversified sources of information to provide a set of services that are added only to the energy management of the home. In this case, the smartness of the home would lie in the possibility of providing assistance to users in the most varied areas: for example, wearable sensors for monitoring the vital parameters of users can allow remote healthcare, with the involvement of health facilities, control of the opening of doors and windows for anti-intrusion signaling services and other functions that can be implemented from time to time within the system. Furthermore, the architecture of the system is designed to receive data from the sensors installed as inputs and provide services in output that are not only oriented to the management of electrical or thermal utilities, but which can include a whole series of additional services using the same infrastructure. basic and single user interface;

− fornire routine di auto apprendimento per ridurre le operazioni di configurazione e assicurare al tempo stesso la possibilità di adattarsi dinamicamente al variare delle condizioni al contorno, per non costringere l'utente all'impostazione dei set-point ottimizzati. I set-point sono individuati e direttamente attuati dal controllore domotico. In questo contesto vengono superate anche le impostazioni o la scelta di scenari predefiniti (utente presente/assente, in vacanza, ecc.) attualmente previsti nella maggior parte dei sistemi commerciali esistenti. I benefici che ne conseguono non sono solo legati sia all'efficienza energetica ma anche alla tutela della privacy degli utenti, infatti un sistema in grado di individuare le soluzioni ottimali localmente, cioè senza trasmettere informazioni e dati sensibili ad un livello superiore tipicamente in cloud, consente indubbi vantaggi in termini di cyber-security e anche di quantità di dati da trasmettere rendendo la comunicazione ai vari livelli più semplice; - provide self-learning routines to reduce configuration operations and at the same time ensure the possibility of dynamically adapting to varying boundary conditions, so as not to force the user to set the optimized set-points. The set-points are identified and directly implemented by the home automation controller. In this context, the settings or the choice of predefined scenarios (user present / absent, on vacation, etc.) currently foreseen in most existing commercial systems are also exceeded. The resulting benefits are not only linked to both energy efficiency but also to the protection of user privacy, in fact a system capable of identifying the optimal solutions locally, i.e. without transmitting sensitive information and data to a higher level typically in the cloud, it allows undoubted advantages in terms of cyber-security and also in the quantity of data to be transmitted, making communication at the various levels easier;

− possibilità del sistema di fare autodiagnosi, ovvero di rilevare eventuali errori o malfunzionamenti, funzione necessaria per assicurare robustezza e corretto funzionamento nel tempo; e - possibility of the system to carry out self-diagnosis, or to detect any errors or malfunctions, a necessary function to ensure robustness and correct operation over time; And

− possibilità di gestione del demand response in modo automatico. In altre parole, in caso di richieste real-time provenienti dalla rete di distribuzione elettrica, il sistema per essere effettivamente efficace, dovrà essere in grado di decidere o schedulare l’accensione o spegnimento di alcune utenze senza richiedere l'intervento dell'utente. - possibility of managing demand response automatically. In other words, in the event of real-time requests from the electricity distribution network, the system, to be effectively effective, must be able to decide or schedule the switching on or off of some utilities without requiring user intervention.

A titolo esemplificativo, verranno ora illustrate ulteriori possibili applicazioni del sistema dell’invenzione nel settore dell'assisted living. By way of example, further possible applications of the system of the invention in the assisted living sector will now be illustrated.

Forme di realizzazione preferite del sistema 1 possono essere in grado di rilevare la presenza di persone in un ambiente e, se queste persone sono indicate come soggetti che necessitano di monitoraggio continuo dei parametri vitali, di effettuare tale monitoraggio secondo logiche studiate ed implementate per le specifiche applicazioni, in maniera tale da sviluppare una routine che comanda l’invio di segnali di allarme a varie figure chiamate ad intervenire in caso di emergenza quando si verificano condizioni in cui: uno o più dei parametri vitali monitorati superano determinate soglie, si rileva un silenzio assoluto per più di un certo intervallo di tempo fissato, non si rilevano movimenti della persona per più di un certo intervallo di tempo fissato, ecc. Preferred embodiments of the system 1 may be able to detect the presence of people in an environment and, if these people are indicated as subjects who need continuous monitoring of vital parameters, to carry out this monitoring according to logics studied and implemented for the specifications. applications, in such a way as to develop a routine that commands the sending of alarm signals to various figures called to intervene in the event of an emergency when conditions occur in which: one or more of the vital parameters monitored exceed certain thresholds, a silence is detected absolute for more than a certain fixed interval of time, no movements of the person are detected for more than a certain fixed interval of time, etc.

In più, il segnale di allarme potrebbe essere inviato a seguito dell’applicazione di una sollecitazione preventiva alla persona monitorata da parte di un’apparecchiatura controllata dal del sistema, in maniera tale da inviare richieste di aiuto motivate ed accettate dalla persona assistita. In addition, the alarm signal could be sent following the application of a preventive solicitation to the monitored person by an equipment controlled by the system, in such a way as to send motivated and accepted requests for help by the assisted person.

Nello stesso modo, ovviamente, si possono implementare anche altre funzioni quali quelle di security (antiincendio, antiallagamento, antiintrusione, ecc.), automation (innaffiatura delle piante, gestione degli scuri (tapparelle, persiane, ecc.), dispensazione di cibo ad animali, management, ecc. In the same way, obviously, other functions can also be implemented such as those of security (fire prevention, anti-flooding, anti-intrusion, etc.), automation (watering of plants, management of shutters (shutters, shutters, etc.), dispensing of food to animals , management, etc.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. The present invention has been described up to now with reference to preferred embodiments. It is to be understood that there may be other embodiments that pertain to the same inventive core, as defined by the scope of the claims set out below.

Claims

CLAIMS 1. System (1) for the monitoring of physical and / or chemical parameters in an environment and for the control, according to these parameters, of equipment (60) positioned in the environment, which system (1) includes: - a plurality of sensors (50) for detecting the physical and / or chemical parameters of the environment, called plurality of sensors (50) comprising at least: an access counter sensor (51) to the environment; a sensor for measuring the CO2 concentration (53) in the environment; - a central unit (2) in communication with said plurality of sensors (50) and able to control said equipment (60), said central unit (2) being configured for: acquiring the data detected by said plurality of sensors (50); process said data; And command the implementation of said equipment (60) according to the data processed, in which said central unit (2) is able to implement a neural network, in such a way that the processing of said data follows the logic of a neural network, the system (1) further comprising a sensor for indirect measurement of CO2 concentration (53) in the environment, which sensor (53) includes a third data processing unit configured in such a way as to implement the logic of a neural network and at least one of the following sensors: - a sensor for counting the accesses to the environment (S1); - a sensor for detecting the opening of one or more windows (S2); - a sensor for detecting the opening of one or more doors (S3); - a brightness sensor (S4); - a humidity sensor (S5); And - a temperature sensor (S6), in which at least one of the following data is known: - average hourly production of CO2 by each person present in the environment; - volume of the environment; - surface dimensions and geometry of the environment; - duration of the opening / closing of the door / s; - duration of the opening / closing of the window / s; - forced air changes in the environment; - presence of broad-leaved plants in the environment; and the overall configuration of the sensor for the indirect measurement of the CO2 concentration (53) is such that said third data processing unit is programmed for processing the data detected by said sensors (S1, S2, S3, S4, S5, S6 ) and the known data according to the logic of a neural network, in order to estimate the CO2 concentration in the environment.

2. Sensor for indirect measurement of CO2 concentration (53) in an environment, which sensor (53) comprises a third data processing unit configured in such a way as to implement the logic of a neural network and at least one of the following sensors : - a sensor for counting the accesses to the environment (S1); - a sensor for detecting the opening of one or more windows (S2); - a sensor for detecting the opening of one or more doors (S3); - a brightness sensor (S4); - a humidity sensor (S5); And - a temperature sensor (S6), in which at least one of the following data is known: - average hourly production of CO2 by each person present in the environment; - volume of the environment; - surface dimensions and geometry of the environment; - duration of the opening / closing of the door / s; - duration of the opening / closing of the window / s; - forced air changes in the environment; - presence of broad-leaved plants in the environment; and the overall configuration of the sensor for the indirect measurement of the CO2 concentration (53) is such that said third data processing unit is programmed for processing the data detected by said sensors (S1, S2, S3, S4, S5, S6 ) and known data according to the logic of a neural network, in order to estimate the CO2 concentration in the environment.