IT202100004652A1 - Dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell?Invenzione Industriale dal titolo:

DISPOSITIVO ELETTRONICO DI MONITORAGGIO, CONTROLLO E ALLARME PER UNA CANNA FUMARIA

DESCRIZIONE

Campo tecnico di applicazione

L?invenzione si rivolge al settore dei sistemi di combustione a massa solida (camini, stufe a legna, stufe a biomassa) che richiedono l?utilizzo di una canna fumaria (camino) per l?espulsione dei gas di combustione.

Pi? nel dettaglio, l?invenzione riguarda un dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria.

Tecnica preesistente

I sistemi di combustione a biomassa solida sono oggi considerati generatori di calore in una fascia classificata come ?energia rinnovabile? e sono ampiamente utilizzati per il riscaldamento di ambienti abitabili di uso civile o industriale.

La canna fumaria ? un dispositivo normato per legge e deve essere sottoposta a corretta manutenzione per garantirne un utilizzo sicuro ed efficiente.

La cura e la pulizia della canna fumaria sono fondamentali per ottenere un perfetto funzionamento del sistema di aspirazione e scarico dei fumi del generatore di calore. La corretta manutenzione e pulizia della canna fumaria permette, inoltre, di vivere in ambienti salutari e di far durare l?intero impianto di riscaldamento, limitando di gran lunga i consumi.

Le norme per l?installazione di canne fumarie per camini e stufe sono molto dettagliate e descrivono minuziosamente i criteri per l?installazione di un impianto alimentato a gas, a legna o a gasolio. La normativa impone una certificazione professionale per la costruzione di una specifica canna fumaria (basata di fatto sul dimensionamento del generatore di calore).

La manutenzione del generatore di calore e il controllo dei fumi emessi, ovvero l?analisi del prodotto di combustione, sono entrambi interventi obbligatori per verificare il buon funzionamento del generatore stesso oltre che per la fondamentale sicurezza di chi la possiede e del vicinato.

Mentre la prima consiste nella verifica della corretta operativit? dell?impianto e nella pulizia del bruciatore e dello scambiatore di calore, la seconda ? un?analisi della combustione e dell?ossido di carbonio che vi resta concentrato.

La manutenzione e la pulizia della canna fumaria sono disciplinate dalla normativa UNI 10683, secondo la quale i sistemi di riscaldamento, siano essi stufe o camini, devono essere puliti una volta l?anno da personale qualificato, ovvero da uno spazzacamino con una licenza regolare che rilascer? un certificato di conformit?. Il controllo dei fumi, ovvero l?analisi del prodotto di combustione, ha una scadenza che varia in funzione del tipo di generatore, ma di norma non supera i due anni.

Al di l? delle scadenze normate qui sopra menzionate, svantaggiosamente, ad oggi, non esiste un protocollo di monitoraggio e controllo continuo della canna fumaria, con un eventuale sistema di avviso o allarme in caso di anomalia.

Di fatto ? lasciata al proprietario la responsabilit? di una corretta manutenzione.

Presentazione del trovato

L?invenzione si propone di superare questi limiti, definendo un dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria che risolva la lacuna normativa e aggiunga funzionalit? ulteriori, implementando una procedura automatizzata con lo scopo di monitorare i parametri di funzionamento della canna fumaria, confrontarli con dati preimpostati e segnalando eventuali allarmi in caso di funzionamento scorretto o di pericolo.

Tali scopi sono raggiunti con un dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria lambita da un flusso di fumi di scarico, caratterizzato dal fatto che comprende:

- dispositivi di rilevamento di parametri fisici, comprendenti almeno un sensore di temperatura atto a rilevare il valore di temperatura all'interno di detta canna fumaria;

- un?unit? avanzata di elaborazione dei valori rilevati da detti dispositivi di rilevamento per determinare un gradiente termico;

- un?unit? di memoria non volatile per il contenimento dei valori rilevati; - un?unit? di controllo a microprocessore atta a confrontare il gradiente termico calcolato con un gradiente termico preimpostato;

- un?unit? di comunicazione in radiofrequenza con almeno un server remoto;

- un?unit? di alimentazione;

- un contenitore di rivestimento e protezione per dette unit? avanzata, unit? di memoria non volatile, unit? di controllo, unit? di comunicazione in radiofrequenza, unit? di alimentazione,

ove detto dispositivo elettronico ? atto ad emettere un segnale di allarme se il gradiente termico rilevato si discosta oltre un valore di soglia predefinito dal gradiente termico preimpostato.

Secondo possibili varianti dell?invenzione, detti dispositivi di rilevamento di parametri fisici comprendono ulteriormente:

- almeno un sensore barometrico atto a rilevare parametri relativi alle condizioni ambientali esterne a detta canna fumaria;

- almeno un sensore di sicurezza dedicato al controllo anti-intrusione del dispositivo elettronico stesso;

- sensori di sistema per dispositivi esterni accessori a detta canna fumaria.

Secondo un primo aspetto dell?invenzione, detta unit? avanzata comprende un amplificatore di segnale per ogni sensore di temperatura installato, un micro-controllore programmabile per il campionamento dei sensori e il calcolo del gradiente di temperatura in base ad un tempo di sistema impostato.

In una variante preferita del trovato, detta unit? di controllo comprende un?unit? di controllo primaria e un?unit? di controllo secondaria.

Vantaggiosamente, detta unit? di controllo comprende un orologio in tempo reale.

Secondo una possibile variante realizzativa, detta unit? di comunicazione in radiofrequenza comprende un dispositivo di trasmissione a lungo raggio direttamente connesso a detta unit? di controllo primaria e un dispositivo di controllo a corto raggio direttamente connesso a detta unit? di controllo secondaria.

Vantaggiosamente, detta unit? di alimentazione comprende una batteria primaria ricaricabile.

Preferibilmente, detta unit? di alimentazione comprende un pannello solare di ricarica per detta batteria primaria.

Ancor pi? nel dettaglio, detta unit? di alimentazione comprende una batteria secondaria di emergenza non ricaricabile.

In una possibile forma di realizzazione dell?invenzione, tra detta unit? avanzata e detta unit? di memoria non volatile ? interposta un?unit? di crittografia.

Vantaggiosamente, detto dispositivo elettronico comprende un?unit? di controllo esterna per l?interfaccia con dispositivi esterni accessori.

Secondo una variante preferita, detto contenitore di rivestimento e protezione comprende un primo vano di alloggiamento almeno per detta unit? avanzata, detta unit? di memoria non volatile, detta unit? di controllo e detta unit? di comunicazione in radiofrequenza, e un secondo vano di alloggiamento per detta unit? di alimentazione.

Vantaggiosamente, detto contenitore di rivestimento e protezione comprende un supporto cuneiforme per detto pannello solare.

Il dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria oggetto della presente invenzione offre importanti vantaggi rispetto ai sistemi di manutenzione pi? tradizionali.

In particolare il dispositivo elettronico soddisfa e offre contemporaneamente pi? funzioni:

- una funzione di monitoraggio con la misura continua, sia locale che remota, dei parametri fisici di funzionamento della canna fumaria; - una funzione di controllo con un processo continuo, e parallelo al monitoraggio, finalizzato ad attivare attuatori che modifichino i parametri fisici di funzionamento della canna fumaria, eventualmente agendo su dispositivi pre-esistenti, in particolare agendo su una valvola moderatrice del tiraggio che ? solitamente installata in impianti conformi alla normativa;

- una funzione di allarme, mediante l?unit? di comunicazione in radiofrequenza, in grado di inviare informazioni ad un sistema di gestione remota in caso di incendio e/o funzionamento scorretto della canna fumaria, attivando un intervento di manutenzione straordinaria. Il dispositivo elettronico consente inoltre di prevedere un modello termico della canna fumaria per determinare anomalie calcolate in base allo storico di utilizzo dell?impianto da parte dell?utente con il quale il modello ? confrontato.

I sensori di temperatura e i sensori barometrici, opportunamente distribuiti lungo la canna fumaria, e in prossimit? della stessa, permettono la determinazione di un gradiente termico preciso.

Il dispositivo elettronico secondo il trovato consente anche ulteriori funzioni di completamento alla manutenzione:

- permette un censimento automatico continuo dello stato di lavoro di una pluralit? di canne fumarie selezionate che avviene collezionando i parametri fisici di funzionamento di un gruppo di dispositivi elettronici associati a dette canne fumarie per derivare statistiche di utilizzo e invecchiamento degli apparati, attuando procedure di manutenzione programmata (non straordinaria);

- permette l?attivazione di sistemi ?pay per use? sulla base dei parametri fisici di funzionamento, per contabilizzare l?utilizzo di una canna fumaria in base al reale funzionamento con eventuale normalizzazione dei costi in base all?utilizzo medio di un'area fisica con pi? dispositivi (utente mediano).

In particolare, data una stima media di inquinamento da particolato su una prefissata finestra temporale (es. giornaliera), ? possibile assegnare e misurare un differente ?monte ore? di funzionamento specifico per i parametri della canna fumaria collegata al dispositivo. Ad un impianto meno recente e pi? inquinante potr? essere assegnato un monte ore minore, al fine di equiparare il livello di inquinamento ad impianti pi? recenti presenti nella stessa area.

Il dispositivo ? da considerarsi ?autonomo? sia per la gestione della batteria, in quanto non necessita di alimentazione elettrica esterna, sia per il calcolo di misure e allarmi, in quanto non necessita del server remoto per attuare allarmi e attivare attuatori esterni. Tutta l?analisi e il processo dei dati attuali/puntuali e storici ? fatto dal dispositivo stesso.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione saranno maggiormente evidenti nel seguito, in cui vengono descritte modalit? preferite di realizzazione, illustrate a titolo esemplificativo e non limitativo, e con l?aiuto delle figure dove:

la Fig. 1 rappresenta, in modo schematico, i componenti principali di un dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria secondo l?invenzione;

la Fig. 2 rappresenta, in modo schematico, i componenti principali di un dispositivo elettronico di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria secondo l?invenzione in una variante pi? completa e performante di quella illustrata in Fig.1;

la Fig. 3 rappresenta, in modo schematico, un dettaglio di Fig. 2 riguardo al funzionamento di uno specifico componente del dispositivo elettronico secondo l?invenzione;

la Fig. 4 rappresenta, in vista assonometrica esplosa, il contenitore del dispositivo elettronico di Fig.2;

la Fig 5 rappresenta, in sezione schematica, la struttura tipica di una canna fumaria per uso residenziale alla quale potr? essere applicato il dispositivo elettronico secondo l?invenzione;

le Figg. 6 e 7 rappresentano, in sezione schematica, modalit? di posizionamento su una canna fumaria e di configurazione del dispositivo elettronico secondo l?invenzione;

la Fig. 8 rappresenta, mediante uno schema di flusso, la logica e le fasi del funzionamento di un dispositivo elettronico secondo l?invenzione;

le Figg. 9, 10 e 11 rappresentano, in modo schematico, tre diverse modalit? di funzionamento del dispositivo elettronico secondo l?invenzione in relazione alle possibili modalit? di invio dei parametri di funzionamento rilevati dal dispositivo elettronico ad un?unit? remota; la Fig. 12 rappresenta un grafico esemplificativo di confronto dei parametri di funzionamento rilevati di una canna fumaria durante una fase di lavoro del dispositivo elettronico secondo l?invenzione.

Descrizione dettagliata di modi di attuazione preferiti dell?invenzione

Con particolare riferimento alle Figure ? illustrato un dispositivo elettronico 1 di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria C che comprende essenzialmente:

- dispositivi sensori di parametri fisici 10, 20, 30, 40 comprendenti almeno un sensore di temperatura 10 atto a rilevare valori di temperatura T1, T2, ? Tn all'interno di detta canna fumaria C;

- un?unit? avanzata 2 (Digital Signal Processing DSP) di elaborazione dei valori di temperatura misurati da detti dispositivi sensori 10 per determinare un gradiente termico 100;

- un?unit? di memoria non volatile 3 (Data Storage Unit DSU) per il contenimento dei valori raccolti;

- un?unit? di controllo 4 (Control Unit CU) atta a confrontare il gradiente termico 100 calcolato con i valori di temperatura rilevati con un gradiente termico 200 preimpostato;

- un?unit? di comunicazione in radiofrequenza 5 (Radio Unit RU) con almeno un server 6 remoto;

- un?unit? di alimentazione 7 (Pover Management Unit PMU);

- un contenitore 8 di rivestimento e protezione.

Nel caso all'interno della canna fumaria sia posto un solo sensore di temperatura 10, atto a rilevare un unico valore ti temperatura pari a T1 al suo interno, il gradiente termico 100 ? calcolato come delta tra detto valore di temperatura T1 e il valore di temperatura dell'aria esterna.

In Figura 2 ? meglio illustrata l?architettura di un dispositivo elettronico 1 pi? complesso e completo rispetto a quello illustrato in Figura 1, particolarmente vantaggioso per soddisfare tutte le funzioni di monitoraggio, controllo e allarme sopradescritte.

I dispositivi sensori di parametri fisici collegati al dispositivo sono in generale di quattro tipi:

- sensori di temperatura 10 con un range elevato (>1000 Celsius) in numero tale da consentire la costruzione di un gradiente termico 100 con i valori di temperatura T1, T2, ... Tn da essi rilevati;

- sensori ambientali 20 come sensori barometrici rilevanti umidit? H, temperatura interna/esterna T, pressione P, vento Wn, per determinare le condizioni esterne di funzionamento del dispositivo elettronico 1;

- sensori di sicurezza 30, ovvero sensori dedicati al controllo antiintrusione S1, S2, ...Sn del dispositivo stesso;

- sensori di sistema 40, ovvero sensori di posizione/funzionamento E1, E2, ...En per dispositivi esterni accessori (variabili a seconda della tipologia di canna fumaria) come ad esempio ventole, valvole di apertura condotti, attuatori di posizione per feritoie di ventilazione, ecc?.

Cuore del dispositivo elettronico 1 ? l?unit? avanzata 2 di elaborazione dei parametri misurati da tutti i sensori 10, 20, 30, 40 collegati al dispositivo 1 e di parametri ?derivati? sulla base dello storico dati con l?ausilio di tecniche di intelligenza artificiale (machine learning ML+Ai).

L?unit? avanzata 2 svolge il compito pi? complesso di derivare le informazioni di controllo della canna fumaria C provenienti dai parametri fisici di funzionamento e sicurezza rilevati dai vari sensori 10, 20, 30, 40.

Con riferimento alla Figura 3, l?unit? avanzata 2 ha il compito principale di derivare le quattro informazioni peculiari del dispositivo elettronico 1 secondo l?invenzione:

- il gradiente termico 100 della canna fumaria C sulla base dei valori T1, T2, ...Tn rilevati dai sensori 10 di temperatura;

- un set-point ambientale sulla base delle informazioni fornite dai sensori ambientali 20, ovvero dai sensori per la rilevazione delle condizioni atmosferiche;

- un modello termico corrente sulla base delle informazioni raccolte nel periodo di monitoraggio attuale;

- un modello termico preimpostato sulla base delle informazioni di utilizzo contenute nella unit? di memoria non volatile 3.

Dal calcolo del modello termico viene derivato un segnale di ?anomalia termica? in caso di incendio o in caso di utilizzo ?non conforme? sulla base delle condizioni barometriche e di gradiente termico 100.

Detta unit? di memoria non volatile 3 di tutti i dati raccolti durante il funzionamento del dispositivo elettronico 1 ? protetta meccanicamente da danni strutturali da impatto, da danni ambientali per condizioni atmosferiche sfavorevoli e da danni di temperatura. Vantaggiosamente, detta unit? di memoria non volatile 3 ? gestita dalla unit? di controllo 4 con il contributo anche di una unit? di crittografia 9 (Cripto Unit) per garantire una sicurezza informatica di tutti i dati raccolti.

Nel dettaglio, detta unit? di crittografia 9 lavora alla sicurezza informatica del sistema, alla sicurezza della comunicazione dati attraverso l?unit? di comunicazione in radiofrequenza 5, e alla sicurezza dei dati locali contenuti nell?unit? di memoria non volatile 3.

Detta unit? di controllo 4 comprende due sottoinsiemi: un?unit? di controllo primaria 4P (Primary Control Unit PCU) e un?unit? di controllo secondaria 4S (Secondary Control Unit SCU).

Detta unit? di controllo primaria 4P ? l?unit? principale che gestisce il flusso primario di elaborazione dei messaggi dei segnali di allarme, gestisce l?unit? avanzata 2 e l?unit? di memoria non volatile 3 ad essa collegate. L'unit? di controllo primaria 4P ? collegata all?unit? di comunicazione in radiofrequenza 5, ed in particolare, come si vedr? dopo, ad un dispositivo di trasmissione a lungo raggio.

L'unit? di controllo primaria 4P ? in grado di controllare l?accensione e lo spegnimento dell'unit? di controllo secondaria 4S.

Detta unit? di controllo secondaria 4S ? l?unit? secondaria che gestisce funzionalit? di configurazione del dispositivo elettronico 1 ed eventualmente funzionalit? di emergenza tramite l?unit? di comunicazione in radio frequenza 5.

Detta unit? di controllo 4 comprende anche un orologio in tempo reale 24 (Real Time Clock RTC) per il tracciamento in tempo reale del sistema e di data/ora in sincronia con un eventuale server 6 remoto. Detto dispositivo elettronico 1 comprende inoltre un?unit? di controllo esterna 11 (External Control Unit ECU) per l?interfaccia con dispositivi terzi esterni. Il controllo esercitato dall?unit? esterna 11 pu? essere sia di tipo binario ON/OFF sia di tipo analogico/digitale variabile e si interfaccia con detta unit? di controllo primaria 4P.

Come sopra detto, detto dispositivo elettronico 1 comprende un?unit? di comunicazione in radiofrequenza 5 che si compone di due sotto unit?:

- un dispositivo di trasmissione a lungo raggio 5L (long range radio LRR) ad uso esclusivo dell'unit? di controllo primaria 4P per la comunicazione ad un server 6 remoto dei parametri fisici di funzionamento misurati;

- un dispositivo di trasmissione a corto raggio 5C (short range radio SRR) ad uso esclusivo dell'unit? di controllo secondaria 4S. L?unit? di controllo secondaria 4S sfrutta modem di comunicazione standard (non facenti parte dell'invenzione) in radio frequenza secondo le specifiche WiFi oppure Bluetooth.

Detto dispositivo di trasmissione a corto raggio 5C svolge sostanzialmente tre funzioni:

- consente la comunicazione dei parametri fisici di funzionamento misurati in caso di errore del dispositivo di trasmissione a lungo raggio 5L;

- consente la gestione dei dispositivi terzi esterni qualora essi utilizzino lo stesso tipo di comunicazione radio (WiFi o Bluetooth); - consente la configurazione del dispositivo 1 con i parametri strutturali della canna fumaria C al fine di ottenere un corretto funzionamento dell?unit? avanzata 2.

Come sopra detto il dispositivo elettronico 1 ? autonomo e non necessita di alimentazione elettrica esterna; vantaggiosamente ? in grado di operare per lunghi periodi sino al programmato intervento di manutenzione ordinaria.

Detto dispositivo elettronico 1 comprende infatti un?unit? di alimentazione 7 comprendente una batteria primaria 7P e una batteria secondaria 7S funzionanti in alternanza.

Detta batteria primaria 7P ? del tipo ricaricabile ed ? usata per tutto il dispositivo 1, e viene ricaricata con energia solare su comando dell'unit? di controllo primaria 4P. A tale scopo detto dispositivo 1 comprende un pannello solare 12 dedicato.

Detta batteria secondaria 7S ? del tipo non ricaricabile, alcalina o al litio, ed ? usata in condizioni di emergenza per segnalare anomalie di sistema in mancanza della batteria primaria 7P.

Con riferimento alla Figura 4 ? illustrato il contenitore 8 di rivestimento e protezione che contiene tutto il dispositivo elettronico 1 e consente di classificare il dispositivo elettronico in oggetto come IP68 certificando il suo grado di tenuta all'infiltrazione di polveri, corpi solidi o liquidi.

Detto contenitore 8 di rivestimento e protezione comprende un primo vano 18 di alloggiamento per tutti i componenti elettronici, ovvero almeno per detta unit? avanzata 2, detta unit? di memoria non volatile 3, detta unit? di controllo 4 e detta unit? di comunicazione in radiofrequenza 5, e un secondo vano 28 di alloggiamento per detta unit? di alimentazione 7, ovvero per le batterie primaria 7P e secondaria 7S.

Vantaggiosamente, il doppio vano 18, 28 permette di isolare l?elettronica dalle batterie: mentre il primo vano 18 per l'elettronica sar? sigillato e non apribile, il secondo vano 28 per le batterie potr? essere aperto ad ogni manutenzione; avendo due vani separati si riduce la possibilit? di rottura del vano dedicato all?elettronica e dei suoi componenti interni.

Detto contenitore 8 di rivestimento e protezione comprende un supporto 38 cuneiforme per il pannello solare 12 di alimentazione della batteria primaria 7P.

Detto supporto cuneiforme 38 ha due funzioni:

- permette di orientare il pannello solare 12 rispetto alla direzione azimutale per massimizzare l?efficienza del pannello stesso;

- contiene al suo interno un cavo arrotolato estensibile.

Qualora sia necessario installare il dispositivo elettronico 1 in una zona ombreggiata, detto supporto cuneiforme 38 potr? essere staccato dal contenitore 8 di rivestimento e protezione senza compromettere il grado IP68 del dispositivo 1, ed estendendo il cavo in esso contenuto, detto supporto cuneiforme 38 potr? essere posizionato su un lato esposto all?irraggiamento solare.

In Figura 5 ? illustrata la struttura tipica di una canna fumaria C per uso residenziale. Un generatore di calore 13, ad esempio una stufa, ? collegato tramite tubo 14 ad un camino 15 che convoglia i fumi di combustione all?esterno tramite un torrino 16 isolato.

Le Figure 6 e 7 illustrano modalit? di applicazione e installazione del dispositivo elettronico 1 alla canna fumaria C.

In Figura 6 l?intero dispositivo 1 ? applicato esternamente al torrino 16 e i sensori 10 di temperatura sono posizionati al suo interno a distanze prefissate y1, y2, y3 in base alle dimensioni della canna fumaria C per consentire un calcolo corretto del gradiente termico 100 sulla base dei valori di temperatura T1, T2, T3 misurati.

La Figura 7 si riferisce alla fase di configurazione del dispositivo elettronico 1 dopo il suo posizionamento sulla canna fumaria C.

L?installatore pu? configurare il dispositivo 1 tramite il Wi-Fi (o bluetooth) del dispositivo di trasmissione a corto raggio 5C. Tutti i parametri ambientali (come ad esempio la posizione geografica) e strutturali (come ad esempio la dimensione della canna fumaria, la potenza termica dell?impianto, il tipo di combustione), cos? come la distanza dei sensori 10 di temperatura posizionati all?interno della canna fumaria C, vengono memorizzati nell?unit? di memoria non volatile 3 ed utilizzati in fase di calcolo controllo e processo da parte dell?unit? di controllo 4.

Il funzionamento del dispositivo elettronico 1 secondo il trovato ? descritto in seguito con riferimento allo schema di flusso di Figura 8 e alle Figure 9, 10 e 11 relative a tre diverse possibili modalit? di interfaccia tra il dispositivo stesso e un server 6 remoto nella fase di invio dei messaggi elaborati dall?unit? di controllo 4.

I dispositivi di sicurezza, ovvero i sensori di temperatura 10 e i sensori ambientali 20, inviano i parametri fisici di funzionamento rilevati all?unit? avanzata 2 che, con l?aiuto di una intelligenza artificiale (machine learning) ? in grado di estrapolare un gradiente termico 100 puntuale, un set-point ambientale e un modello termico corrente relativo ad un periodo di monitoraggio attuale.

I gradienti 100 ottenuti vengono immagazzinati nell?unit? di memoria non volatile 3 e di volta in volta processati dall?unit? di controllo 4.

L?unit? di controllo 4 confronta i gradienti 100 immagazzinati con modelli e gradienti 200 predefiniti, relativi ai dati storici della stessa canna fumaria C e valuta se generare o meno dei segnali di allarme. La Figura 12 illustra un grafico di confronto tra un modello termico corrente generato sulla base dei parametri raccolti in un periodo di monitoraggio attuale e un modello termico preimpostato generato sulla base delle informazioni di utilizzo della canna fumaria C contenute nell?unit? di memoria non volatile 3.

Dal grafico sovrapposto si nota una non corrispondenza tra i due gradienti 100, 200, e si registra quindi un?anomalia termica da segnalare.

I segnali di allarme si configurano come messaggi inviati dalla unit? di controllo 4 ad un server 6 remoto mediante il dispositivo di trasmissione a lungo raggio 5L dell'unit? di comunicazione in radiofrequenza 5.

Detto server 6 remoto svolge funzione di raccolta e correlazione dei dati su base geografica ampia.

In particolare:

- svolge funzione di segnalazione allarme a pi? destinatari (manutentore, vigili del fuoco, proprietari impianto ed enti per protezione ambientale);

- svolge funzione di conteggio delle ore di funzionamento per attivare procedure di manutenzione programmata;

- svolge funzione di correlazione e confronto dei dati di una particolare canna fumaria C in relazione alla mediana dei dati provenienti da unit? simili nella stessa zona geografica;

- permette di bloccare un dispositivo elettronico in caso di manomissione impedendo la propagazione di dati compromessi;

- permette l?autenticazione dei dispositivi installati dal manutentore. Solo i dispositivi 1 correttamente installati sono abilitati all?invio dei dati.

Nel caso in cui all?utilizzo della canna fumaria C sia associata una tassa (es. tassa di inquinamento) il server 6 remoto ? in grado di calcolare una tariffa puntuale sulla base dell?utilizzo specifico e sulla base dell?utilizzo medio per una data zona. Un utilizzo ?anomalo? per durata e/o temperatura e/o per mancata manutenzione potr? essere sanzionato con ?precisione? (metrica e fiscale) se previsto dalle normative.

Il dispositivo elettronico 1 ? completamente autonomo ed in grado di funzionare senza alcuna connettivit? per quanto riguarda tutta l?elaborazione dei dati e le azioni di processo e confronto fatte dall?unit? di controllo 4.

La Figura 9 si riferisce ad una modalit? standard di invio messaggi del dispositivo 1 a detto server 6 remoto.

Dopo l?installazione e la configurazione, il dispositivo 1 ? in grado di lavorare autonomamente e continua a calcolare e monitorare i parametri fisici di funzionamento della canna fumaria C.

Durante questa attivit?, il dispositivo 1 comunica tramite il dispositivo di comunicazione a lungo raggio 5L con una stazione radio ricevente 17 collegata alla rete internet. I messaggi prodotti dall?unit? di controllo 4 sono datalog contenenti sia il timestamp (marca temporale, data e ora) della misura sia una firma crittografica del dispositivo 1 per garantire l?autenticit? di ogni dato inviato, sia esso di monitoraggio o di allarme.

Un server 6 remoto raccoglie tutte le informazioni da molteplici dispositivi elettronici 1 e permette le funzionalit? di servizi aggiuntivi sia di monitoraggio e/o di calcolo e contabilizzazione consumi. In caso di allarme grave (es. malfunzionamento, incendio) un messaggio ulteriore ? inviato alla stazione radio ricevente 17 con cadenza ripetuta frequentemente sino alla cessazione dell?allarme stesso.

Durante tutta la trasmissione dati, il dispositivo elettronico 1 continua comunque ad immagazzinare dati nell?unit? di memoria non volatile 3.

La Figura 10 si riferisce alla modalit? di trasmissione dei messaggi dal dispositivo 1 al server 6 remoto in modalit? cosiddetta ?relay?, ovvero in mancanza di connessione internet tra il dispositivo stesso e la stazione radio ricevente 17 del server 6.

Il dispositivo elettronico 1 ? in grado di mitigare l?assenza di connessione internet con una stazione radio ricevente 17 adottando una strategia cosiddetta ?listen before you talk? (LBYT) ogni volta che deve essere inviato un messaggio dall?unit? di controllo 4 al server 6 remoto.

Di fatto ogni dispositivo elettronico 1 applica un ciclo di funzionamento che richiede la misura, il calcolo e il salvataggio dei dati seguito poi da un invio al server 6 remoto tramite il dispositivo di comunicazione a lungo raggio 5L.

Prima dell?invio del messaggio ogni dispositivo elettronico 1 resta in ascolto per intercettare eventuali messaggi inviati da dispositivi elettronici ?simili? presenti nel raggio di azione del suo dispositivo di comunicazione a lungo raggio 5L.

Quindi, nel caso in cui non sia presente una connessione internet diretta con il server 6 remoto, il dispositivo elettronico 1 di fatto ?isolato? invia il messaggio in modalit? ?broadcasting? (ovvero alla cieca) ad un dispositivo dello stesso tipo nel raggio di azione del suo dispositivo di comunicazione a lungo raggio 5L.

Grazie alla modalit? ?listen before you talk? (LBYT) se un dispositivo elettronico limitrofo raccoglie il messaggio del dispositivo isolato ? poi in grado di ripeterlo fino alla effettiva connessione con il server 6 remoto. E' chiaro che pi? dispositivi elettronici 1 sono distribuiti sul territorio pi? il sistema ? robusto.

La Figura 11 si riferisce ad una modalit? di trasferimento dei messaggi in modalit? cosiddetta ?backup?, da scegliersi nel caso in cui non sia possibile inviare dati neanche in modalit? ?relay?.

Nella modalit? ?backup? il dispositivo elettronico 1 utilizza il Wi-Fi del dispositivo di comunicazione a corto raggio 5C come backup ultimo per inviare i dati al server 6 remoto via internet.

Nella configurazione iniziale l?utente avr? dovuto quindi inserire le credenziali per collegarsi al router locale (home/office) via WiFi, in modo che il dispositivo elettronico 1 potr? utilizzare il dispositivo di comunicazione a corto raggio 5C per inviare i messaggi al server 6 remoto.

Come sopra detto, tra le funzionalit? aggiuntive del dispositivo elettronico 1 in oggetto vi ? anche la funzione, esercitata dall?unit? di controllo esterna 11, di allarme e controllo su dispositivi terzi esterni. Essendo il dispositivo 1 autonomo in grado di classificare modelli termici di allarme, pu? anche agire sulla variazione dei parametri fisici di funzionamento dove i dispositivi terzi esterni (non facenti parte del dispositivo) sono stati precedentemente collegati alla sua interfaccia. In particolare ? possibile:

- attivare un sistema anti-incendio (del tipo con caduta polveri oppure per schiumogeno) se la condizione ? classificata come allarme fiamma libera;

- intervenire sull?apertura o sulla chiusura di valvole di flusso per carburante (gas) per ottimizzare il consumo del generatore;

- intervenire sul controllo di tiraggio dei fumi in base al gradiente termico che ? dipendente dalle condizioni atmosferiche calcolate e predette dall?unit? di controllo 4.

Il dispositivo espone un?interfaccia di controllo con relativa documentazione hw e software che pu? essere adattata alle specifiche di impianto dei dispositivi terzi esterni senza manometterne il funzionamento.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo elettronico (1) di monitoraggio, controllo e allarme per una canna fumaria (C) lambita da un flusso di fumi di scarico di un generatore di calore, caratterizzato dal fatto che comprende:

- dispositivi di rilevamento di parametri fisici, comprendenti almeno un sensore di temperatura (10) atto a rilevare il valore di temperatura all'interno di detta canna fumaria;

- un?unit? avanzata (2) di elaborazione dei valori rilevati da detti dispositivi di rilevamento per determinare un gradiente termico (100);

- un?unit? di memoria non volatile (3) per il contenimento dei valori rilevati;

- un?unit? di controllo (4) a microprocessore atta a confrontare il gradiente termico (100) calcolato con un gradiente termico (200) preimpostato;

- un?unit? di comunicazione in radiofrequenza (5) con almeno un server (6) remoto;

- un?unit? di alimentazione (7);

- un contenitore (8) di rivestimento e protezione per dette unit? avanzata (2), unit? di memoria non volatile (3), unit? di controllo (4), unit? di comunicazione in radiofrequenza (5), unit? di alimentazione (7),

ove detto dispositivo elettronico (1) ? atto ad emettere un segnale di allarme se il gradiente termico (100) rilevato si discosta oltre un valore di soglia predefinito dal gradiente termico (200) preimpostato.

2. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi di rilevamento di parametri fisici comprendono almeno un sensore ambientale (20) atto a rilevare parametri relativi alle condizioni ambientali esterne a detta canna fumaria (C).

3. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi di rilevamento di parametri fisici comprendono almeno un sensore di sicurezza (30) dedicato al controllo anti-intrusione del dispositivo elettronico stesso.

4. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi di rilevamento di parametri fisici comprendono sensori di sistema (40) per dispositivi esterni accessori a detta canna fumaria (C).

5. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? avanzata (2) comprende un amplificatore di segnale (22) per ogni sensore di temperatura (10) installato, un micro-controllore programmabile (21) per il campionamento dei sensori e il calcolo del gradiente di temperatura (100) in base ad un tempo di sistema impostato.

6. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? di controllo (4) comprende un orologio in tempo reale (24).

7. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? di controllo (4) comprende un'unit? di controllo primaria (4P) e un'unit? di controllo secondaria (4S).

8. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta unit? di comunicazione in radiofrequenza (5) comprende un dispositivo di trasmissione a lungo raggio (5L) direttamente connesso a detta unit? di controllo primaria (4P) e un dispositivo di trasmissione a corto raggio (5C) direttamente connesso a detta unit? di controllo secondaria (4S).

9. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? di alimentazione (7) comprende una batteria primaria (7P) ricaricabile.

10. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta unit? di alimentazione (7) comprende un pannello solare (12) di ricarica per detta batteria primaria (7P).

11. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unit? di alimentazione (7) comprende una batteria secondaria (7S) di emergenza non ricaricabile.

12. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra detta unit? avanzata (2) e detta unit? di memoria non volatile (3) ? interposta un?unit? di crittografia (9).

13. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un?unit? di controllo esterna (11) per l?interfaccia con dispositivi esterni accessori.

14. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto contenitore (8) di rivestimento e protezione comprende un primo vano (18) di alloggiamento almeno per detta unit? avanzata (2), detta unit? di memoria non volatile (3), detta unit? di controllo (4) e detta unit? di comunicazione in radiofrequenza (5), e un secondo vano (28) di alloggiamento per detta unit? di alimentazione (7).

15. Dispositivo elettronico (1) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto contenitore (8) di rivestimento e protezione comprende un supporto (38) cuneiforme per detto pannello solare (12).