IT202200001346A1 - Sistema per il telecontrollo e la telelettura di un misuratore di flusso da utilizzare principalmente in impianti di acqua potabile - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione industriale avente per titolo:
?Sistema per il telecontrollo e la telelettura di un misuratore di flusso da utilizzare principalmente in impianti di acqua potabile?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo di applicazione dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la telelettura ed il telecontrollo dell?erogazione di fluidi attraverso un sistema radio utilizzando protocolli standard e tecniche di machine learning.
Uno degli utilizzi del dispositivo ? la limitazione del flusso di acqua potabile in ambito civile in caso di morosit?, la chiusura in caso di guasti e la telelettura per la fatturazione.
Descrizione dell?arte nota
Esistono vari brevetti su dispositivi per la telelettura di contatori idrici e su sistemi di recupero dell?energia dall?acqua e anche su sistemi di chiusura di flussi idrici a distanza, ma nessun brevetto trovato che integra le tre soluzioni, telelettura, telecontrollo e energy harvesting in un unico sistema con collegamento radio con possibilit? di limitazione del flusso a volumi programmabili utilizzante tecniche di machine learning per poter effettuare delle analisi di tipo predittivo.
La pubblicazione ?Energy Autonomous Wireless Water Meter with Integrated Turbine Driven Energy Harvester? 2013 J. Phys.: Conf. Ser. 476 012046 ? il pi? simile a quanto oggetto di questa domanda di brevetto, ove cita la possibilit? di recuperare energia, ma si limita alla telelettura mentre il presente brevetto consente anche il controllo del flusso e l?individuazione di funzionamenti anomali legati a perdite o usi impropri, ? pubblicato come creative common attribution
Il brevetto ?FLOW METER SYSTEM AND METHOD OF USING SAME? n n. US5721383 si concentra sulla lettura e sulla trasmissione degli impulsi, il presente brevetto permette anche di controllare il flusso a distanza, ha un sistema di allarme per le effrazioni e utilizza tecniche di machine learning per la valutazione predittiva di anomalie.
Il brevetto ?UTILITIES SHUTOFF SYSTEM?
n. US5267587 si occupa della gestione del flusso, il presente brevetto consente la trasmissione radio, la misura del flusso, ha un sistema di allarme per le effrazioni e utilizza tecniche di machine learning per la valutazione predittiva di anomalie.
Il brevetto ?INSERT ON PADDLE WHEEL FLOW SENSOR FOR INSERTION INTO A FLUID CONDUIT?
n. US6079280 indica solo un metodo per la rilevazione del flusso, il nostro brevetto regola il flusso, individua un campo di utilizzo, ha un sistema di allarme per le effrazioni e utilizza tecniche di machine learning per la valutazione predittiva di anomalie.
Il brevetto ?PORTABLE EXCESS WATER USAGE CONTROL AND ALARM SYSTEM? n. US6323774 indica un sistema programmabile via linee telefoniche per la chiusura e l?apertura dell?erogazione, gestisce un limite giornaliero, il nostro brevetto parzializza e legge il flusso erogato.
Il brevetto ?REMOTE FLOW RATE MEASURING?
n. US9506785 da indicazioni su come risparmiare utilizzando un concentratore, il nostro brevetto da indicazioni su come e a chi inviare i dati in remoto, regola il flusso, indica come utilizzarlo, ha un sistema di allarme per le effrazioni e utilizza tecniche di machine learning per la valutazione predittiva di anomalie.
Il brevetto ?FLUID PIPE MONITORING AND REPORTING SYSTEM?
n. US20130116941A1 illustra una architettura per la trasmissione dei dati, il nostro brevetto si concentra su come i dati vengono rilevati e sulla possibilit? di telecontrollo del dispositivo remoto.
Sommario dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la telelettura ed il telecontrollo dell?erogazione di fluidi attraverso un sistema radio utilizzando protocolli standard e tecniche di machine learning.
Uno degli utilizzi del dispositivo ? la limitazione del flusso di acqua potabile in ambito civile in caso di morosit?, la chiusura in caso di guasti e la telelettura per la fatturazione.
Il sistema ? costituito da una scheda elettronica di controllo, da una sezione di trasmissione radio a lungo raggio, da un generatore di energia elettrica, da un attuatore meccanico, da un accumulatore di energia a condensatore, da una pila tampone e da un sigillo elettronico.
La scheda elettronica ? costituita da un microcontrollore a da una sezione di gestione dell?alimentazione, della lettura di alcuni sensori, di un termometro digitale e del sistema di controllo di motori elettrici.
La sezione di trasmissione radio ? realizzata con tecnologie a basso consumo ad esempio, ma non esclusivamente, LoRa e NB-IoT.
Il generatore di energia elettrica viene utilizzato per alimentare il dispositivo ed ? progettato seguendo i dettami e le tecniche dell?energy harvesting per recuperare energia dal flusso di liquido.
L?attuatore ? formato da un motore elettrico accoppiato ad un meccanismo tipico di un rubinetto a sfera.
L?accumulatore viene utilizzato per conservare l?energia prodotta dal generatore, mentre la pila tampone compensa la mancanza di energia generata in caso di chiusura del flusso.
Il sigillo elettronico viene utilizzato per comunicare eventuali tentativi di effrazione Il dispositivo ? gestito da un software interno basato su tecniche di machine learning in grado di attuare un controllo di tipo predittivo in caso di comportamenti anomali
Il sistema ? realizzabile con componenti commerciali di facile reperibilit? e di basso costo. L?invenzione ? industrializzabile.
Breve descrizione delle figure
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni.
In figura 1 e? mostrato il sistema costituito da una turbina ? che genera l?energia per far funzionare la scheda elettronica ? e l?attuatore elettromeccanico che comanda la valvola sfera ?, tale energia viene conservata in un sistema di accumulatori ?.
La scheda elettronica ? acquisisce le misure generate dal blocco ?, un sistema elettromeccanico standard per misuratori di flusso, tramite un dispositivo detto contaimpulsi o lanciaimpulsi che genera un impulso ogni volta che si raggiunge una determinata quantit? di liquido erogata (generalmente 10 impulsi per ogni litro).
Al verificarsi di condizioni predefinite o configurate dall?utente o comunicate al momento via radio, il dispositivo invia al server la lettura (telelettura), oppure in base a dati ricevuti dal server (telecontrollo) o rilevate dal software di machine learning, pu? regolare il flusso dal 100% a 0% con continuit?.
Il sistema pu? comprendere anche i seguenti sensori, non necessari e la cui posizione non ? indicata nelle figure precedenti non essendo significativa per il corretto funzionamento del sistema e che potrebbero essere direttamente integrati nella scheda a microcontrollore e utilizzati dall?algoritmo di machine learning:
- un termometro, per verificare se la temperatura di esercizio ? nell?intervallo specificato e se non si sono raggiunte temperature estreme, come quella di congelamento o di ebollizione del fluido erogato.
- un sigillo elettronico utilizzato per registrare ed inviare eventuali tentativi di manomissione o effrazione.
- un sistema alternativo di lettura diretta (ottico, meccanico o magnetico) della posizione delle cifre del display elettromeccanico in caso di letture certificate.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
Il prodotto ? formato da:
? Una scheda elettronica costituita da un microcontrollore, da una sezione di gestione dell?alimentazione, da una sezione per la lettura di alcuni sensori, da un termometro digitale e dal sistema di controllo di un motore elettrico. ? Una sezione di trasmissione radio realizzata con tecnologie a basso consumo ad esempio, ma non esclusivamente, LoRa e NB-IoT.
? Da un generatore di energia elettrica utilizzato per caricare le batterie interne e per alimentare il dispositivo progettato seguendo i dettami e le tecniche dell?energy harvesting per recuperare energia dal flusso di liquido. ? Un attuatore formato da un motore elettrico accoppiato ad un meccanismo tipico di un rubinetto a sfera.
? Un accumulatore che viene utilizzato per conservare l?energia prodotta dal generatore
? una pila tampone che compensa la mancanza di energia in caso di chiusura del flusso e conseguente mancanza di energia prodotta dal generatore
? un sigillo elettronico viene utilizzato per rilevare e poi comunicare eventuali tentativi di effrazione
? un sistema alternativo di lettura diretta della posizione delle cifre del display ? Una sezione di machine learning in grado di effettuare una analisi predittiva di comportamenti anomali
Claims (5)
1. Sistema elettronico (3) per la lettura del flusso, la sua parzializzazione, l?invio dei dati e la ricezione di comandi. Il sistema comprende una scheda elettronica di elaborazione e dei sistemi per la ricetrasmissione wireless di dati (3). Il sistema ? caratterizzato dall?avere montato una valvola a sfera (2) e da un sistema attuatore di controllo di una valvola a sfera, ? caratterizzato inoltre dal fatto di comprendere un magnetometro e un dispositivo per la lettura della temperatura integrati (3), comprende un sistema per il recupero dell?energia dal flusso di acqua (1) e per accumularla in appositi accumulatori (4). Il sistema ? anche caratterizzato da un sottosistema elettronico per il rilevamento di effrazioni (3) e da un software integrato basato su machine learning in grado di apprendere ed individuare anomalie (3).
2. Sistema secondo la riv. 1 caratterizzato da un sistema elettromeccanico in grado di rilevare la posizione meccanica degli indicatori numerici.
3. Sistema secondo le riv.1 e 2 caratterizzato dalla presenza di un dispositivo di trasmissione dati di prossimit? basato su tecnologie NFC (near field comunication).
4. Sistema secondo le riv. 1, 2 e 3 in grado di trasmettere e ricevere dati in prossimit? tramite tecnologie BLE (Bluetooth Low Power).
5. Metodo di gestione basato sulle seguenti fasi:
a) Registrazione al server on-line tramite rete wireless, invio dati di fabbrica e ricezione dei dati di configurazione
b) Lettura dei dati di configurazione e inizializzazione dei registri interni c) Conteggio degli impulsi
d) Analisi dei dati ricevuti dal contaimpulsi e regolazione della valvola di chiusura in funzione della configurazione
e) Analisi i dati dei sensori tramite tecniche di machine learning e invio al server centrale di eventuali allarmi su funzionamenti anomali
f) Analisi del sigillo elettronico e conseguente invio di un allarme al server centrale e in caso di effrazioni o rotture
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