IT202100032660A1 - Sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, privo di infrastruttura dedicata, e relativo dispositivo di comunicazione stazionario - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, privo di infrastruttura dedicata, e relativo dispositivo di comunicazione stazionario"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi di comunicazione che consentono di geo-localizzare soggetti, quali individui o oggetti, all?interno di un qualunque ambiente chiuso, come un edificio, un'infrastruttura o un mezzo di trasporto, tramite l'impiego di funzionalit? d'identificazione della posizione in ambiente chiuso (indoor positioning), di tracciamento di risorse (asset-tracking) e di navigazione in ambiente chiuso (indoor navigation). Pi? in particolare, l'invenzione riguarda un sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, comprendente una rete di comunicazione di dati e almeno un dispositivo personale associato ad un soggetto, quale un individuo o un oggetto, presente in tale ambiente, la quale rete include almeno un dispositivo stazionario di ricezione/trasmissione di dati, atto a scambiare dati fra detto almeno un dispositivo personale e detta rete tramite comunicazione wireless.

Un sistema di localizzazione in un ambiente chiuso (IPS ? indoor positioning system) consiste in una rete di apparecchiature utilizzate per individuare la posizione di soggetti, come persone o oggetti, i quali non possono essere localizzati per mezzo di sistemi GPS o altre tecnologie satellitari tradizionali, per il fatto che queste tecnologie non sono in grado di funzionare in modo affidabile all'interno di un ambiente chiuso. Infatti, i loro segnali non sono sempre disponibili in un ambiente chiuso, o comunque non permettono di localizzare soggetti con una precisione sufficiente all'interno di edifici a pi? piani, aeroporti, vicoli, parcheggi e strutture sotterranee.

Le funzionalit? principali che un sistema IPS deve poter svolgere, consistono in generale nelle seguenti macro-funzioni:

? Indoor Positioning: permette di individuare, o di tracciare, la posizione di un utilizzatore in un ambiente interno o chiuso, analogamente a quanto avviene in uno spazio all'aperto utilizzando un sistema satellitare noto, quale GPS o altro. L?interazione tra un utilizzatore e il sistema ha luogo per mezzo di un dispositivo personale associato al soggetto, ad esempio uno Smart-Phone o uno Smart-Tag nel caso di un individuo, oppure un?etichetta di riconoscimento o uno Smart-Tag nel caso di un oggetto fisico o di una risorsa, come un dispositivo fisico o un?apparecchiatura. Mentre lo Smart-Phone associato a un individuo ? in grado di reagire a segnali che provengono dai componenti del sistema preposti alla funzione di localizzazione della posizione, un?etichetta associata ad una risorsa pu? essere scansita per individuare il suo codice di riconoscimento, quale un codice a barra o simile. In alternativa all?etichetta qui sopra menzionata, pu? essere utilizzato uno Smart Tag che opera secondo almeno una delle tecniche di comunicazione note GPS, BLE, LoRa o RFID, UWB, e simili, per trasmettere al sistema dati relativi alla loro posizione istantanea;

? Indoor Navigation: permette di guidare un utilizzatore in un ambiente interno o chiuso in modo analogo a quanto avviene con l'impiego di un sistema satellitare noto, quale GPS o altro, in uno spazio all'aperto. L?interazione tra un utilizzatore e il sistema avviene tramite un dispositivo personale associato al soggetto, ad esempio uno Smart-Phone nel caso di un individuo, che ? in grado di reagire a segnali provenienti dai componenti del sistema preposti alla funzione di localizzazione. E' anche possibile attivare funzioni particolari tramite Software, come azioni di varia natura, in corrispondenza di posizioni specifiche assunte dal soggetto; e

? Asset Tracking: permette di tracciare risorse, quali dispositivi fisici ed apparecchiature, tramite la scansione di etichette che riportano codici di riconoscimento, come codici a barre o simili, associati a ciascuna risorsa, oppure tramite l'impiego di Smart Tag che impiegano tecniche note di comunicazione quali GPS, BLE, LoRa o RFID, UWB, e simili, per la trasmissione al sistema di dati relativi alla loro posizione istantanea.

Nel seguito della descrizione verranno anche utilizzate le seguenti espressioni, di cui si fornisce di seguito una definizione sintetica:

? Reti Mesh: consistono in gruppi di apparecchiature ricetrasmittenti in grado di trasferire informazioni fra diversi punti di una stessa rete, ad esempio da un punto sorgente ad un punto destinatario, tramite dispositivi della rete posti in posizioni diverse e in grado di ritrasmettere i messaggi ricevuti, il che consente di coprire distanze ampie che non potrebbero essere raggiunte con semplici collegamenti punto a punto;

? Smart-Device/Smart-Tag: dispositivo elettronico personale del tipo cosiddetto "intelligente", collegabile con altri dispositivi o reti tramite protocolli wireless noti quali Bluetooth, Zigbee, NFC, Wi-Fi, LiFi, 5G, e simili, in grado di agire, almeno in una certa misura, in modo interattivo e autonomo. In particolare, uno Smart-Device ? un dispositivo elettronico portatile associato ad un individuo e collegabile in modo interattivo con una rete informatica, mentre uno Smart-Tag ? una targhetta d'identificazione associata stabilmente ad una risorsa, ad esempio un'apparecchiatura, per rilevarne la presenza nell'ambiente in cui opera il sistema, principalmente allo scopo d'identificare la sua posizione istantanea.

TECNICA ANTERIORE E RELATIVI PROBLEMI

Sul mercato sono disponibili vari sistemi di comunicazione che impiegano le funzionalit? di indoor positioning, indoor navigation e/o asset tracking sfruttando varie tecnologie, come del tipo a onde radio, a campi magnetici, a segnali acustici, oppure che utilizzano vari tipi di sensori.

In particolare, la pubblicazione ?Evaluation of indoor positioning based on BluetoothTM Smart Technology?, Master of Science Thesis in Programmatic Computer System and Network ? Dahlgren e Mahmood, Chalmers University Technology 2014, e la pubblicazione ?Time of flight in Wireless Networks as Information Source for Positioning? ? Ramirezm Technische Universitat Munchen 2001, descrivono sistemi noti di indoor positioning basati sulla trasmissione di onde radio.

Pi? specificamente, la maggior parte dei sistemi di indoor positioning disponibili richiedono la presenza di un?infrastruttura dedicata, spesso molto costosa da realizzare in considerazione degli apparati da predisporre e soprattutto per la sua installazione, nonch? per la predisposizione dei cablaggi e per la sua messa in servizio.

Sul mercato sono anche disponibili sistemi di localizzazione in un ambiente chiuso di tipo pi? economico, alimentati tramite batteria. Tuttavia, questi sistemi noti presentano l'inconveniente di richiedere frequenti operazioni di manutenzione per la sostituzione delle batterie, che possono rivelarsi gravose in termini di costi oltre ad essere poco accettabili da un punto di vista dell'inquinamento ambientale.

Fra questi sistemi noti alimentati a batteria vi sono sistemi predisposti e configurati per svolgere esclusivamente una funzione di indoor navigation, i quali non necessitano di un collegamento diretto con un server centrale. Tuttavia, questi sistemi, a causa della loro struttura, sono in grado di svolgere solo parzialmente le funzioni offerte dai sistemi che impiegano un?infrastruttura dedicata per l'esecuzione della funzionalit? di indoor positioning.

Altri sistemi noti che prevedono un'alimentazione a batteria o mediante cablaggi dedicati, sono in grado di trasmettere informazioni ad un server centrale del sistema di comunicazione tramite l?implementazione di Reti Mesh, grazie alle quali possono essere trasmessi segnali tra punti diversi di una rete fino ad un punto di uscita generalmente associato a un'antenna e collegato a un server centrale tipicamente tramite una rete Ethernet o Wi-Fi.

Tuttavia, come detto sopra a proposito delle Reti Mesh, la loro implementazione comporta tempi relativamente lunghi per la configurazione del sistema, in particolare per la definizione e la gestione dei nodi di rete, nonch? per la loro messa in servizio, e in ogni caso ? necessaria la realizzazione di un?infrastruttura dedicata per connettere le antenne ai server, con i problemi che ci? comporta.

Sono anche disponibili sistemi di comunicazione indipendenti in grado di svolgere sia la funzionalit? di indoor navigation, sia la funzionalit? di asset-tracking, i quali non sfruttano un collegamento Hardware con sistemi di automazione gi? presenti, seppure richiedano comunque la presenza di un?infrastruttura dedicata per poter essere alimentati e per trasmettere dati ad un server centrale di elaborazione.

I sistemi noti sopra considerati presentano comunque una serie d'inconvenienti.

Il problema principale di questi sistemi consiste nella necessit? di predisporre un?infrastruttura dedicata per alimentare i componenti del sistema e per effettuare uno scambio di dati fra i suoi vari elementi, il che comporta costi elevati e pertanto rappresenta un freno per l'espansione d questi sistemi sul mercato.

Inoltre, la necessit? di predisporre una rete dedicata che consenta di gestire simultaneamente la comunicazione con un numero relativamente elevato di dispositivi personali di trasmissione/ricezione di dati, come accade solitamente nell'ambiente in cui opera il sistema dell'invenzione, costituisce un ulteriore ostacolo allo sviluppo di queste tecnologie per i costi che esse comportano.

Nel tentativo di superare questi problemi sono stati impiegati in alcuni sistemi noti dispositivi trasmettitori/ricevitori stazionari associati alla rete di comunicazione, provvisti di una batteria locale installata a bordo per l'alimentazione dell'energia necessaria al loro funzionamento, grazie alla quale si pu? evitare di predisporre un'infrastruttura dedicata, il che consente di ridurre drasticamente i costi di installazione del sistema. Nonostante ci?, rimane lo svantaggio di dover eseguire frequenti operazioni di manutenzione per sostituire le batterie dei dispositivi trasmettitori/ricevitori stazionari, il che rende il relativo sistema intrinsecamente poco ecosostenibile e la sua gestione relativamente costosa.

Inoltre, poich? i dispositivi stazionari di un tale sistema non sono normalmente interconnessi fra loro, la loro funzionalit? ? limitata alla presenza di utilizzatori a loro volta in possesso di un dispositivo personale intelligente, quale uno Smart-Phone provvisto di un programma applicativo in grado di consentire l?interazione con i vari dispositivi stazionari, per cui questi non sono in grado di svolgere anche una funzionalit? di assettracking per risorse e dispositivi non umani, in particolare per oggetti quali apparecchiature, che normalmente sono provvisti soltanto di un semplice Tag di riconoscimento.

Per cercare di rimediare a questi limiti operativi dei sistemi noti, sono stati realizzati sistemi basati su Reti Mesh comprendenti una pluralit? di dispositivi trasmettitori/ricevitori stazionari, eventualmente alimentati tramite batteria, in grado di scambiarsi tra loro segnali radio per mezzo di rispettive antenne collegate con un server centrale del sistema tramite cablaggi fisici o per mezzo di una rete Wi-Fi. Tuttavia, questi sistemi sono affetti dagli svantaggi gi? evidenziati sopra per le Reti Mesh, ovvero da costi elevati e da tempi relativamente lunghi di messa in servizio, per il fatto che le Reti Mesh non sono di tipo deterministico e i tempi richiesti da essi per il trasferimento d'informazioni sono molto variabili in funzione di parametri ambientali che possono cambiare considerevolmente nel tempo, come ad esempio nel caso di un affollamento fluttuante degli ambienti in cui opera il sistema.

L'INVENZIONE

Allo scopo di superare gli inconvenienti dei sistemi finora noti, forma oggetto dell'invenzione un sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, del tipo definito nelle annesse rivendicazioni.

In particolare, grazie al fatto che la rete utilizzata dal sistema di comunicazione ? una rete di automazione standardizzata in un ambiente chiuso, la quale ? collegata con un processore di un sistema centrale di elaborazione logica di detti dati, e dal fatto che detti segnali sono trasmessi o ricevuti da un'antenna di ciascun dispositivo stazionario, l'alimentazione di energia ad ogni dispositivo stazionario e la trasmissione di detti dati da e verso il processore del sistema centrale di elaborazione logica avvenendo attraverso detta rete ed essendo gestite da un master di comunicazione di detta rete.

Grazie a tali caratteristiche, l'invenzione fornisce un sistema di comunicazione i cui costi d?installazione, di manutenzione, nonch? tempi e costi di messa in servizio del sistema sono notevolmente ridotti rispetto a quelli dei sistemi noti, per il fatto che viene sfruttata almeno una rete gi? predisposta per eseguire funzioni di automazione, come una rete dedicata alla domotica o all'automazione di edifici o industriale, installata in un ambiente chiuso, quale un edificio, uno stabilimento, un mezzo di trasporto, un'infrastruttura o altro, e viene sfruttata per eseguire le funzionalit? di alimentazione di energia e di scambio dati del sistema dell'invenzione; pertanto, il sistema dell'invenzione non necessita di un?infrastruttura dedicata per l?alimentazione e lo scambio dati, in quanto queste funzioni vengono assolte tramite l'impiego di almeno una rete di automazione gi? esistente come unico mezzo fisico per l?alimentazione e la comunicazione di dati. Le reti di automazione utilizzate possono essere condivise con altri sistemi, il che consente di garantire una consistente riduzione dei costi d'installazione e di messa in funzione del sistema, nonch? un?elevata affidabilit? nello svolgimento delle funzioni di indoor positioning, indoor navigation e assettracking. Poich? lo scambio di dati con il server centrale della rete avviene utilizzando un'infrastruttura di rete gi? esistente, il sistema dell'invenzione non richiede l'impiego di batterie, n? operazioni di manutenzione per la loro sostituzione, ed opera in modo altamente deterministico e indipendente da condizioni ambientali o di affollamento dell'ambiente, diversamente da quanto avviene nei sistemi che impiegano Reti Mesh.

Secondo una caratteristica preferita dell'invenzione, detta rete ? una rete di automazione standardizzata preesistente utilizzata per altri servizi, quale una rete di automazione industriale standardizzata o una rete domotica di un edificio, di un'infrastruttura o di un mezzo di trasporto o simile.

Secondo un'altra caratteristica preferita dell'invenzione, ognuno di detti dispositivi stazionari collegato con detta rete comprende una scheda elettronica provvista di una pluralit? di moduli collegati fra loro, alimentati attraverso la rete tramite un modulo connettore. Questa caratteristica permette di realizzare ogni dispositivo stazionario della rete di comunicazione in modo compatto e leggero, a tutto vantaggio della facilit? di realizzazione del sistema.

Secondo ancora un'altra caratteristica preferita dell'invenzione, la scheda elettronica comprende inoltre un modulo d'alimentazione, un'interfaccia di comunicazione con la rete di comunicazione, un modulo microcontrollore, un modulo ricetrasmettitore e un modulo antenna per la ricezione/trasmissione di segnali dai dispositivi personali dei soggetti presenti nell'ambiente in cui opera il sistema alla rete di comunicazione, e viceversa.

Forma inoltre oggetto dell'invenzione un dispositivo di comunicazione stazionario per un sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, predisposto per essere installato in una rete di automazione standardizzata preesistente che comprende un processore di un sistema centrale di elaborazione logica di dati ricevuti da un dispositivo personale di un utilizzatore presente in detto ambiente, e dal fatto che comprende una scheda elettronica comprendente una pluralit? di moduli collegati fra loro, includente un modulo connettore accoppiabile con un terminale di connessione della rete per alimentare energia alla scheda da detta rete, e per scambiare dati con detta rete.

ELENCO DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, fornita a titolo d?esempio non limitativo e riferita ai disegni annessi nei quali:

la Figura 1 ? una vista schematica d'insieme dell'architettura generale del sistema dell'invenzione e di una rete di automazione standardizzata che esso utilizza,

la Figura 2 ? una vista prospettica schematica di un dispositivo stazionario esemplificativo destinato ad essere associato alla rete di automazione impiegata dal sistema dell'invenzione, la Figura 3 ? una vista schematica dei principali elementi a bordo di una scheda elettronica che equipaggia i dispositivi stazionari del sistema dell'invenzione, e

la Figura 4 ? un diagramma che rappresenta in modo schematico il flusso dei dati di comunicazione con il sistema dell'invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE L'invenzione verr? descritta di seguito con riferimento ai disegni annessi.

Con riferimento iniziale alla Figura 1 dei disegni, un sistema secondo l'invenzione, indicato nel suo insieme con 10, comprende una rete di comunicazione 12 in ambiente chiuso, preposta all'esecuzione di una funzionalit? di scambio dati, sotto forma di messaggi codificati. La rete di comunicazione 12 ? una rete standardizzata predisposta per eseguire funzioni di automazione, ovvero una rete di automazione standardizzata, quale una rete dedicata alla domotica o all'automazione industriale, gi? presente nell'ambiente chiuso in cui opera il sistema 10, che pu? consistere in un edificio, uno stabilimento, un mezzo di trasporto, un'infrastruttura o altro.

La rete di comunicazione 12 pu? essere una qualsiasi rete di automazione standardizzata, quale una rete di automazione preesistente in un edificio (building automation) ad esempio del tipo KNX, DaLI, DaLI2, SMI, EnOcean, BACnet o simile, oppure una rete di automazione industriale, ad esempio del tipo Modbus TCP, Modbus RTU, Profibus, Profinet, CANbus, Ethernet/IP, o simile.

La rete 12 ? originariamente predisposta per servire una serie di apparati 14 destinati a svolgere una funzione correlata con l'automazione, quale una funzione di domotica o di automazione industriale. Ad esempio, gli apparati 14 possono consistere in una serie di dispositivi, sensori e/o attuatori il cui funzionamento ? governato dalla rete 12, che in questo caso pu? consistere in una rete domotica di un edificio.

Alla rete 12 ? anche associato almeno un dispositivo stazionario 16 del sistema 10, preposto all'invio/ricezione di dati di comunicazione sotto forma di messaggi tramite un'antenna di comunicazione, come verr? spiegato in maggior dettaglio nel seguito.

Il sistema 10 richiede la presenza di uno o pi? Smart Device 2A o Smart Tag 2B, ciascuno associato ad un utilizzatore o ad una risorsa da monitorare, rispettivamente, i quali sono in grado d'inviare o ricevere dati di comunicazione sotto forma di messaggi, verso e da i dispositivi stazionari 16.

I dati contenuti nei messaggi trattati dai dispositivi stazionari 16 vengono inviati tramite la rete 12 ad un master di comunicazione di rete 18 che coopera con un processore 20 che costituisce il sistema centrale di elaborazione logica della rete 12 e che gestisce uno o pi? bus di comunicazione della rete 12.

In particolare, il processore 20 ? preposto ad elaborare a livello logico le informazioni contenute nei messaggi provenienti dalla rete 12 o destinati ad essa, ed ? in grado di gestire i dati di tali messaggi registrandoli in una memoria di transito, o bufferizzandoli, e/o decomponendoli o ricomponendoli sulla base dei requisiti imposti dai relativi protocolli di comunicazione, ovvero se il protocollo di comunicazione di rete richiede un diverso formato dei messaggi per permettere lo scambio d'informazioni con il sistema 10.

L'operativit? del sistema 10 pu? coinvolgere anche sistemi esterni 22 sia del tipo Software (SW) o Hardware (HW), quali sistemi in grado di svolgere funzioni logiche, e/o d'implementare algoritimi di qualunque natura, e/o di svolgere funzioni di supervisione e/o di eseguire analisi statistiche dei dati oppure funzioni relative al sistema di gestione dei contenuti (content management system).

Inoltre, i sistemi esterni 22 possono interagire con gli Smart Device 2A tramite rete Internet o LAN (cablata o wireless) per attivare eventuali funzioni accessorie gestite direttamente da tali sistemi esterni 22. Lo scambio di dati tra il processore 20 e i dispositivi stazionari 16 pu? essere del tipo mono o bi-direzionale.

Ciascun dispositivo stazionario 16, con specifico riferimento alla Figura 2 dei disegni, comprende un corpo 24 che, nel caso pi? comune, presenta una forma scatolare, al disotto del quale si estende una piastra inferiore 26 di estensione maggiore del corpo 24, la quale pu? convenientemente includere uno o pi? LED (non illustrati in dettaglio nelle Figure) di segnalazione di una modalit? di funzionamento individuata da un colore specifico. Inoltre, la piastra 26, oppure un'altra parte del corpo 24, pu? essere provvista di eventuali pulsanti (anch'essi non illustrati) per la gestione di varie funzioni, quali l'accensione o lo spegnimento del dispositivo stazionario 16, di reset del dispositivo 16 alle impostazioni di fabbrica, ecc.

Dalla parte del corpo 24 opposta alla piastra 26 si estende un gruppo connettore 28 destinato ad essere connesso con un terminale (non illustrato) della rete 12, allo scopo di permettere l'alimentazione di energia elettrica ai dispositivi stazionari 16 e di consentire la funzionalit? di scambio dati con il sistema 10.

Inoltre, il corpo 24 ? provvisto di organi d'ancoraggio 30 per permettere la sua installazione in corrispondenza di una posizione prefissata, ad esempio su di una superficie che delimita l'ambiente in cui opera il sistema 10, come una parete laterale o un soffitto, oppure su un elemento presente in tale ambiente, quale una canalina, una tubazione, un binario, o simile.

Naturalmente, i dispositivi stazionari 16 potranno essere configurati in vari modi, anche diversi da quanto illustrato nella Figura 2 a puro titolo esemplificativo, sia per favorire il loro ancoraggio su diverse superfici, sia per adattarli funzionalmente e/o esteticamente ad un determinato luogo d'installazione.

Il corpo 24 accoglie internamente una scheda elettronica amovibile 32 che governa il funzionamento del relativo dispositivo 16 e che comprende una pluralit? di moduli logici, il cui schema generale ? illustrato schematicamente nella Figura 3.

La scheda 32 comprende essenzialmente un modulo connettore 34 disposto in corrispondenza del gruppo connettore 28 del corpo 24, il quale modulo connettore 34 ? destinato ad essere collegato con un terminale di connessione (non illustrato) della rete di automazione 12 per associare la scheda 32 ai cablaggi della rete 12, allo scopo di consentire l'alimentazione di energia elettrica al dispositivo 16 e lo scambio di dati con la rete 12, nonch? un modulo d'alimentazione 36 e un modulo d'interfaccia di comunicazione 38 con la rete 12, entrambi collegati con il modulo connettore 34.

In particolare, tramite il connettore 34, la componente "energia" dei segnali scambiati sulla rete 12 viene trasferita al modulo alimentazione 36, per regolare la tensione in ingresso alla scheda 24 ad un livello compatibile con i suoi componenti elettronici, nonch? per proteggere i medesimi componenti elettronici da eventuali sovratensioni.

Contemporaneamente, sempre tramite il connettore 34, la componente "comunicazioni" dei segnali scambiati sulla rete 12 viene trasferita (in modo bidirezionale) al modulo 38; questo modulo consiste in pratica in un'interfaccia fisica che opera secondo il protocollo di comunicazione prescelto ed utilizzato per l'invio di dati verso il master di comunicazione di rete 18.

Tramite il modulo 36 viene alimentata energia elettrica ad un modulo microcontrollore 40 e ad un modulo ricetrasmettitore 42, quest'ultimo essendo collegato con un modulo antenna 44 di trasmissione/ricezione di dati tramite tecnologia wireless.

In particolare, per antenna, in questo contesto, s'intende in generale un qualunque dispositivo atto a trasmettere e/o ricevere impulsi di tipo ondulatorio. Pertanto, nella presente descrizione, il termine antenna ? utilizzato per indicare non solo un'antenna del tipo radio, ma anche un trasduttore ricetrasmittente di onde del tipo elettromagnetico, come raggi luminosi, raggi infrarossi o laser, oppure del tipo sonoro, quali onde acustiche o ultrasuoni.

Il modulo microcontrollore 40 gestisce le funzioni di trasmissione/ricezione dati tra l'interfaccia di comunicazione 38 da una parte e il modulo ricetrasmettitore 42 dall'altra parte, e in esso risiede il Firmware (FW) di gestione dei messaggi scambiati con il master di rete 18.

Inoltre, il modulo microcontrollore 40, in modo analogo al processore 20, ? in grado di elaborare a livello logico le informazioni dei messaggi che provengono dalla rete 12 o destinati ad essa, e pu? gestire i dati di tali messaggi bufferizzandoli, e/o decomponendoli o ricomponendoli in vista dei requisiti necessari per consentire lo scambio d'informazioni con il sistema 10 sulla base del protocollo di comunicazione di rete utilizzato.

Il modulo ricetrasmettitore 42 provvede alla codifica, alla modulazione ed alla trasmissione dei messaggi destinati ai dispositivi 2A, nonch? alla ricezione, alla demodulazione ed alla decodifica dei messaggi generati dai dispositivi 2A e 2B.

In particolare, a seconda delle possibili versioni della scheda 32 utilizzabili con i vari protocolli disponibili, pu? essere configurata per operare secondo lo standard BLE, Wi-Fi, UWB, a ultrasuoni o simili, ed ? in grado di supportare sia una funzionalit? di "advertising", grazie alla quale ? in grado di trasmettere segnali che possono essere ricevuti e decodificati tramite uno Smart Device 2A con installato un applicativo dedicato a tale funzione, sia una funzionalit? di "scanning", grazie alla quale ? in grado di identificare i vari Smart Device 2A o Smart Tag 2B presenti nel raggio d'azione del modulo antenna 44, e di ricevere da essi varie informazioni configurabili a seconda del tipo di applicazione, quali la loro presenza, la loro posizione istantanea e il loro codice ID (Identification) univoco, dati ambientali registrati, ecc.

In particolare, ogni dispositivo stazionario 16 ? in grado di comunicare con uno Smart Device 2A tramite un qualunque protocollo wireless noto, ad esempio del tipo BLE, UWB, ad ultrasuoni, Wi-Fi, o simile, ad esempio del tipo Smart-Phone, Smart-Watch, Tablet, o simile, nonch? con un qualsiasi Smart Tag 2B disponibile sul mercato.

I messaggi trasmessi da un dispositivo stazionario 16 al master di rete 18 tramite la rete 12 vengono interpretati dal processore 20 che ? in grado di gestirli ed eventualmente trattarli, decomponendoli o ricomponendoli se il protocollo della rete di comunicazione 10 impone una suddivisione dei messaggi affinch? il sistema possa acquisirli.

Le informazioni contenute nei messaggi possono essere elaborate a livello logico dallo stesso processore 20 oppure tramite i sistemi esterni 22, che, come detto in precedenza, possono interagire con gli Smart Device 2A anche tramite rete internet o LAN Wi-Fi per attivare eventuali funzionalit? accessorie.

In pratica, il dispositivo dell'invenzione costituisce un sistema integrato Hardware/Software (HW/SW) provvisto di un proprio Firmware (FW) dedicato in grado di ricevere e trasmettere messaggi da e verso gli apparati presenti e verso il master di rete 18 come descritto in maggiore dettaglio nel seguito. Al sistema 10 possono essere anche associate librerie di SW gestite dal master di rete 18 per la decodifica dei messaggi.

Il flusso dei dati di comunicazione tra uno Smart Device 2A o Smart Tag 2B presenti nell'ambiente in cui opera il sistema 10, e il master 18 della rete 12 ? schematicamente illustrato nella Figura 4.

Gli utilizzatori presenti nell'ambiente in cui opera il sistema 10 possono consistere in individui che interagiscono con esso tramite uno Smart Device 2A equipaggiato di applicativi dedicati a tale scopo, oppure in persone o oggetti provvisti di uno Smart Tag 2B equipaggiato di un sistema di trasmissione di dati in grado di comunicare con il modulo antenna 44 della scheda 32 tramite un qualunque sistema di comunicazione wireless menzionato in precedenza.

Ogni dispositivo stazionario 16 preposto alla comunicazione con gli Smart Device 2A e con gli Smart Tag 2B pu? funzionare secondo la modalit? "advertising" trasmettendo agli Smart Device 2A/Smart Tag 2B presenti nell'ambiente il proprio codice ID ed eventuali altre informazioni quale la presenza di punti di interesse, o altri, o la richiesta di comandi, ad esempio tramite l'accensione di un LED di segnalazione sullo Smart Tag 2B o l'azionamento in vibrazione dello Smart Device 2A/Smart Tag 2B, o simile.

Inoltre, ciascun dispositivo stazionario 16 pu? funzionare simultaneamente in modalit? "scanning" a seguito della ricezione di informazioni di vario genere dagli Smart Device 2A/Smart Tag 2B, che vengono gestite dal modulo microcontrollore 40 della scheda 32 associata al relativo dispositivo stazionario 16, quali il loro codice ID ed altre informazioni, come la scelta di un punto di interesse, l'invio di una richiesta di soccorso, ecc., o la considerazione di parametri fisici recepiti dallo stesso Smart Device 2A/Smart Tag 2B, quali una velocit?, un'accelerazione, una temperatura, un grado d'umidit?, una pressione, una frequenza cardiaca, e altri.

Il sistema 10 ? inoltre strutturato per permettere una modalit? di interazione ?attiva? oppure ?passiva? fra un utilizzatore e il sistema 10.

La modalit? di interazione ?attiva? comporta un?interconnessione di utilizzatori con il sistema 10 tramite un programma applicativo apposito installato su uno Smart Device 2A o tramite pulsanti installati su uno Smart Tag 2B.

La modalit? di interazione ?passiva? prevede che un utilizzatore o un oggetto interagiscano con il sistema 10 senza necessit? dello svolgimento di alcuna azione attiva da parte di una persona, ma semplicemente tramite il possesso dello Smart Tag 2B o dello Smart Device 2A equipaggiato di un applicativo dedicato la cui sola funzione ? quella di simulare la presenza di uno Smart Tag 2B.

Nel funzionamento del sistema 10 dell'invenzione, una volta acquisito un dato di posizione di un utilizzatore, avviene solitamente un?interazione diretta tra un server principale del sistema 10, quale un server di gestione dei contenuti (content management server - CMS), e lo Smart Device 2A di un utilizzatore tramite rete Wi-Fi (Internet o LAN).

Le informazioni ricevute da ciascun dispositivo stazionario 16 vengono poi trasmesse tramite la rete 12 al master di comunicazione di rete 18 e da questo al processore 20 che le rielabora per generare reazioni di tipo fisico (quali, ad esempio, l'apertura di varchi, l'attivazione di luci, l'arresto di una macchina, o simile) tramite l?invio di comandi agli apparati 14 associati originariamente alla rete 12 o ad un altro sistema esterno 22, oppure per generare reazioni logiche (quali, ad esempio, l'attivazione di scenari, la generazione di segnali d'allarme, l'attivazione di una funzione di reportistica e di analisi statistica, o simile).

Queste stesse informazioni possono essere trasmesse ai sistemi esterni 22 associati alla rete 12, ad esempio a sistemi di supervisione atti a raccogliere in un data-base e a storicizzare i dati al fine di poterli rielaborare statisticamente e visualizzare secondo varie modalit? (ad esempio tabellari o grafiche), per permettere a un utilizzatore di rintracciare una persona/oggetto su una mappa dell'ambiente in cui opera il sistema 10, sia selezionando il suo ID, sia applicando in successione una serie di filtri di selezione delle propriet? specifiche del soggetto ricercato, oppure di effettuare un controllo diagnostico del sistema 10 e di eseguire funzioni d'invio di segnalazione d'allarme per segnalare in tempo reale eventuali anomalie registrate dal sistema 10, geolocalizzando simultaneamente un punto in corrispondenza del quale ? stata generata una richiesta d'allarme.

Le informazioni generate dal sistema possono anche essere trasmesse ad un altro server del tipo CMS (non illustrato) in grado di trasmettere contenuti aggiuntivi tramite la stessa rete di automazione 12 o tramite reti Wi-Fi accessorie esterne (LAN o Internet), sulla base delle informazioni recepite da uno Smart Tag 2B rilevato, quali il suo codice ID e le propriet? della persona/oggetto ad esso associato, e la sua posizione.

Infine, le informazioni generate dal sistema 10 possono essere trasmesse a sistemi esterni 22 e a relativi controllori esterni rispetto alla rete 12, allo scopo d'implementare un qualunque tipo di logica in funzione del tipo di Smart Tag 2B rilevato, sulla base del proprio codice ID e delle propriet? della persona/oggetto a cui esso ? associato, nonch? della sua posizione istantanea. Ad esempio, le informazioni generate dal sistema 10 possono essere trasmesse a sistemi esterni 22 che governano funzioni accessorie quali l'azionamento di scenari luminosi o includenti contenuti multimediali, l?apertura o la chiusura di un varco di passaggio, o simile, e che possono attivare una procedura di set-up automatico di una macchina, oppure l'avvio o l'arresto di una linea di produzione, nonch? la generazione di un segnale d'allarme nel caso in cui un soggetto, quale una persona o un oggetto, sia diverso da quello atteso.

La comunicazione fra gli elementi del sistema 10 pu? avvenire tramite un bus di rete sia nella direzione dai dispositivi personali 2A, 2B verso la rete 12, ma anche nella direzione opposta, ovvero dalla rete 12, in particolare dal processore 20 del sistema centrale di elaborazione logica o da altri sistemi esterni 22 verso i suddetti dispositivi personali. Ad esempio, pu? essere predisposto un gruppo di supervisione dei sistemi esterni 22 tramite il quale ? possibile impostare e modificare i parametri di configurazione del sistema 10 e dei dispositivi stazionari 16, e trasmettere comandi da un dispositivo stazionario 16 agli Smart Device 2A.

I parametri di funzionamento dei dispositivi stazionari 16 possono quindi essere impostati tramite comunicazione wireless per mezzo di applicativi specifici installati sugli Smart Device 2A o, in alternativa, mediante intervento diretto su uno o pi? pulsanti previsti in ciascun dispositivo stazionario 16.

Il sistema 10 dell'invenzione si presta all'impiego in svariate applicazioni, quali funzioni d'individuazione e di monitoraggio di veicoli da inviare a potenziali clienti, funzioni di movimentazione di merci nella logistica interna ed esterna per coadiuvare il personale nell'individuazione di articoli presenti in un magazzino, funzioni di sorveglianza di attrezzature sanitarie allo scopo di permettere al personale ospedaliero di determinare rapidamente la posizione di apparecchiature importanti e macchinari critici, funzioni di accertamento dei fattori di sicurezza di prossimit? nel caso in cui il personale si trovi in corrispondenza di aree pericolose, l'effettuazione di segnalazioni di sicurezza per il personale in caso di malore dovuto ad esempio ad una caduta o a seguito dell'arresto dell'attivit? del sistema 10, la possibilit? di ricevere segnali di soccorso, la navigazione in un ambiente chiuso con eventuale attivazione di contenuti multimediali, l'analisi statistica di occupazione degli spazi, e simili.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, comprendente una rete di comunicazione (12) di dati e almeno un dispositivo personale (2A, 2B) associato ad un soggetto, quale un individuo o un oggetto, presente in tale ambiente, la quale rete (12) include almeno un dispositivo stazionario (16) di ricezione/trasmissione di dati, atto a scambiare dati fra detto almeno un dispositivo personale (2A, 2B) e detta rete (12) tramite comunicazione wireless,

caratterizzato dal fatto che detta rete ? una rete di automazione standardizzata (12) in un ambiente chiuso, la quale ? collegata con un processore (20) di un sistema centrale di elaborazione logica di detti dati, e dal fatto che detti segnali sono trasmessi o ricevuti da un'antenna (44) di ciascun dispositivo stazionario (16), l'alimentazione di energia ad ogni dispositivo stazionario (16) e la trasmissione di detti dati da e verso il processore (20) del sistema centrale di elaborazione logica avvenendo attraverso detta rete (12) ed essendo gestite da un master di comunicazione (18) di detta rete (12).

2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta rete (12) ? una rete di automazione standardizzata preesistente utilizzata per altri servizi, quale una rete di automazione industriale o una rete domotica di un edificio, di un'infrastruttura o di un mezzo di trasporto o simile.

3. Sistema secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che ognuno di detti dispositivi stazionari (16) collegato con detta rete (12) comprende una scheda elettronica (32) provvista di una pluralit? di moduli (36, 38, 40, 42, 44) collegati fra loro, alimentati attraverso la rete (12) tramite un modulo connettore (34).

4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta scheda elettronica (32) comprende inoltre un modulo d'alimentazione (36), un modulo d'interfaccia di comunicazione (38) con la rete di comunicazione (12), un modulo microcontrollore (40), un modulo ricetrasmettitore (42) e un modulo antenna (44) per la ricezione/trasmissione di segnali dai dispositivi personali (2A, 2B) dei soggetti presenti nell'ambiente in cui opera il sistema (10) alla rete di comunicazione (12), e viceversa.

5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detta rete di comunicazione standardizzata (12) ? una rete di automazione preesistente di tipo domotico o industriale standard di un edificio, di uno stabilimento, di un mezzo di trasporto, di un'infrastruttura o simile, utilizzata da apparati (14) esterni al sistema (10), l'alimentazione di detto almeno un dispositivo stazionario (16) di ricezione/trasmissione di dati e lo scambio di dati con il sistema (10), particolarmente fra la rete di comunicazione (12) e detti Smart Device/Smart Tag (2A, 2B), avvenendo tramite detta rete (12) preesistente, per cui il sistema (10) non necessita di un?infrastruttura dedicata per la sua alimentazione e per lo scambio di dati.

6. Sistema secondo la rivendicazione 4 oppure 5, caratterizzato dal fatto che detto modulo microcontrollore (40) e detto processore (20) del sistema centrale di elaborazione logica sono in grado di bufferizzare e/o scomporre e ricomporre i messaggi scambiati sui bus della rete di automazione (12) allo scopo di rispettare i requisiti imposti dai relativi protocolli di comunicazione.

7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 a 5, caratterizzato dal fatto che ? collegato con sistemi di comunicazione esterni (22) in grado di eseguire funzioni logiche accessorie, in particolare di supervisione e/o di elaborazione dati, e d'interagire con i dispositivi personali (2A, 2B) presenti nell'ambiente in cui opera il sistema (10).

8. Dispositivo di comunicazione stazionario per un sistema di comunicazione per la localizzazione di soggetti in un ambiente chiuso, caratterizzato dal fatto che ? predisposto per essere installato in una rete di automazione standardizzata (12) preesistente che include un processore (20) di un sistema centrale di elaborazione logica di dati ricevuti da un dispositivo personale (2A, 2B) di un utilizzatore presente in detto ambiente, e dal fatto che comprende una scheda elettronica (32) comprendente una pluralit? di moduli (34, 36, 38, 40, 42, 44) collegati fra loro, includente un modulo connettore (34) accoppiabile con un terminale di connessione della rete (12) per alimentare energia alla scheda (32) da detta rete (12), e per scambiare dati con detta rete (12).

9. Dispositivo di comunicazione stazionario secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta scheda elettronica (32) include un modulo d'alimentazione (36), un'interfaccia di comunicazione (38) con la rete di comunicazione (12), un modulo microcontrollore (40), un modulo ricetrasmettitore (42) e un modulo antenna (44) per la ricezione/trasmissione di segnali dai dispositivi personali (2A, 2B) dei soggetti presenti nell'ambiente in cui opera il sistema (10) alla rete di comunicazione (12), e viceversa.

10. Dispositivo di comunicazione stazionario secondo la rivendicazione 8 oppure 9, caratterizzato dal fatto che detta rete di comunicazione standardizzata (12) ? una rete di automazione domotica o industriale preesistente di un edificio, di uno stabilimento, di un mezzo di trasporto, di un'infrastruttura o simile, utilizzata da apparati (14) esterni al sistema (10).