ITMI20100652A1 - Sistema di comunicazione wireless per lampioni. - Google Patents

Description

"SISTEMA DI COMUNICAZIONE WIRELESS PER LAMPIONI"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un sistema di comunicazione wireless per lampioni.

Attualmente, l'illuminazione stradale prevede la disposizione di una successione di lampioni lungo uno o entrambi i lati di una strada, i quali sono collegati alla rete elettrica non solo per alimentare le lampade ma anche per comunicare con una centrale operativa.

Nella soluzione nota appena descritta si è rilevato un problema di scarsa affidabilità delle informazioni scambiate tra la centrale operativa e i lampioni a grande distanza.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere il problema sopra esposto, escogitando un sistema di comunicazione per l'illuminazione stradale che sia affidabile indipendentemente dalle distanze in gioco.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un sistema di comunicazione per l'illuminazione stradale che permetta di comandare da remoto in modo selettivo l'accensione e/o lo spegnimento e/o il funzionamento a potenza ridotta di almeno una lampada fissata su un rispettivo lampione.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un sistema di comunicazione per l'illuminazione stradale che consenta ad una centrale operativa remota di interrogare lo stato di funzionamento del singolo lampione e determinarne l'eventuale malfunzionamento.

Ancora, la presente invenzione ha come scopo l'individuazione geografica della posizione del singolo lampione, per consentire la localizzazione geografica di eventuali malfunzionamenti e il conseguente intervento tecnico per la riparazione.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un sistema di comunicazione per l'illuminazione stradale che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un sistema di comunicazione wireless per lampioni, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di lampioni ed un punto di accesso wireless associato a detta pluralità di lampioni e adatto a definire una rete wireless, il punto di accesso wireless essendo collegato ad una centrale operativa mediante una rete di comunicazione, ciascun lampione di detta pluralità di lampioni comprendendo un rispettivo modulo wireless configurato per comunicare con il punto di accesso wireless secondo un protocollo di comunicazione wireless, il modulo wireless essendo collegato con almeno una lampada del lampione per comandare un cambiamento di stato di funzionamento o verificare uno stato di funzionamento attuale di detta almeno una lampada, il protocollo di comunicazione wireless comprendendo primi messaggi del punto di accesso per i moduli wireless e secondi messaggi dei moduli wireless per il punto di accesso, ciascuno di detti secondi messaggi comprendendo un'informazione di stato di funzionamento di detta almeno una lampada collegata al modulo wireless che genera il rispettivo secondo messaggio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del sistema di comunicazione secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una rappresentazione di un sistema secondo una forma di realizzazione dell 'invenzione;

la figura 2 è lo schema a blocchi di un modulo wireless incorporato nei lampioni di figura 1;

la figura 3 è lo schema a blocchi di un rapporto inviato dal modulo wireless di figura 2 al punto di accesso.

Con riferimento alle figure citate, il sistema secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende una pluralità di lampioni 2 ed un punto di accesso wireless 3 associato ai lampioni 2 e adatto a definire una rete wireless 4.

I lampioni 2 sono disposti lungo una strada, secondo un'estensione ed una densità che dipende dalla portata e dalla capacità di comunicazione del punto di accesso wireless 3. Considerando che il sistema secondo l'invenzione è pensato particolarmente per l'illuminazione di vaste aree, viene preferibilmente prevista una pluralità di punti di accesso wireless 3, in modo che ciascun punto di accesso 3 possa coprire una zona limitata e, quindi, sia garantita la copertura dell'intera area, ad esempio una città, mediante un'opportuna dislocazione dei punti di accesso wireless 3.

Più in dettaglio, il punto di accesso wireless 3 comprende un'antenna 5 ed un opportuno circuito elettronico, non illustrato e di tipo di per sé noto, per consentire lo scambio di dati tra la rete wireless 4 ed una rete di comunicazione fissa 6, ad esempio una rete di computer, la rete Internet oppure una rete telefonica di tipo ADSL o equivalenti. Inoltre, il punto di accesso wireless 3 può essere collegato ad un'unità di controllo locale, non illustrata, ad esempio un computer, prevista in un armadio dove è disposto anche il punto di accesso wireless 3, per elaborare i messaggi scambiati con la rete wireless 4, come descritto in seguito.

Mediante la rete di comunicazione fissa 6, il punto di accesso wireless 3 è collegato a, e può comunicare con, una centrale operativa 7, alla quale confluiscono ì dati ricevuti ed inoltrati dal punto di accesso 3.

Preferibilmente, come descritto sopra, il sistema secondo l'invenzione può prevedere una pluralità dei suddetti punti di accesso wireless 3 e dei corrispondenti lampioni 2. In questo caso, i punti di accesso wireless 3 dislocati geograficamente in diversi punti dell'area da illuminare sono tutti collegati alla rete di comunicazione fissa 6, in modo che la centrale operativa 7 possa controllare i dati sui lampioni provenienti, ad esempio, da un'intera città.

Ciascun lampione 2 comprende un rispettivo modulo wireless 8 configurato per comunicare con il punto di accesso wireless 3 mediante la rete wireless 4 secondo un protocollo di comunicazione wireless, ad esempio il protocollo Wi-Fi secondo 10 standard IEEE 802.11 adattato in modo da incorporare le caratteristiche dell'invenzione. Considerando che la rete wireless 4 è collegata ad una rete di comunicazione fissa 6 come, ad esempio, la rete Internet, il punto di accesso 3 è adatto a convertire in pacchetti di tipo TCP o UDP i messaggi trasmessi secondo il protocollo di comunicazione wireless.

In una forma di realizzazione dell'invenzione, 11 modulo wireless 8 può presentare la struttura circuitale illustrata in figura 2. In particolare, il modulo 8 può prevedere, oltre ad un'alimentazione primaria 21 ed un'eventuale alimentazione secondaria 22, un processore 20 ed una corrispondente memoria 20a nella quale sono memorizzate le istruzioni per comunicare mediante il suddetto protocollo di comunicazione wireless e mediante un'opportuna antenna 25. Il processore 20 è ulteriormente programmato per gestire interfacce 23 con componenti esterni al modulo 8 e per elaborare i dati provenienti da tali interfacce 23 o ricevuti mediante l'antenna 25.

Le interfacce 23 possono comprendere una porta USB 23a, un'interfaccia GPS 23b per il collegamento con un ricevitore GPS (Global Positioning System), una porta UART 23c, un driver LED 23d, due uscite 23e per l'alimentazione di rispettive lampade 9a-9b e due ingressi 23f per la ricezione di segnali relativi allo stato di funzionamento rilevati sulle rispettive lampade 9a-9b mediante un sensore.

Il modulo wireless 8 è, quindi, collegato con almeno una lampada 9a e/o 9b del lampione su cui è montato mediante, ad esempio, le suddette interfacce 23f e 23e, rispettivamente per comandare un cambiamento di stato di funzionamento di questa lampada o verificarne uno stato di funzionamento attuale. Lo stato di funzionamento della lampada può consistere nello stato di lampada accesa ("stato acceso"), nello stato di lampada spenta ("stato spento"), nello stato a potenza ridotta (ad esempio, la lampada viene alimentata a mezza potenza), oppure nello stato di malfunzionamento o di allarme (ad esempio, la lampada è fulminata o non è alimentata correttamente) .

Le lampade 9a e 9b di ciascun lampione 2 sono preferibilmente di tipo LED (Light Emittìng Diode) , ma possono anche essere lampade ad incandescenza o a basso consumo.

Il protocollo di comunicazione wireless prevede l'utilizzo di primi messaggi 10 generati dal punto di accesso 3 per i moduli wireless 8 e secondi messaggi 11 generati dai moduli wireless 8 per il punto di accesso 3.

In particolare, il punto di accesso wireless 3 è configurato per inviare i suddetti primi messaggi 10 in modalità broadcast mediante l'antenna 5 a tutti i moduli wireless 8 dell'area geografica assegnata a quel punto di accesso 3. I primi messaggi possono comprendere una richiesta dell'informazione sullo stato di funzionamento delle lampade 9a e/o 9b oppure un comando di cambiamento di stato di funzionamento di tali lampade, per comandare ad esempio l'accensione o lo spegnimento delle stesse nelle diverse ore del giorno .

Ciascun modulo wireless 8 può essere a sua volta configurato, mediante opportuna programmazione del processore 20 e della relativa memoria 20a, per verificare lo stato di funzionamento delle lampade 9a e/o 9b del lampione 2 su cui è montato oppure può cambiare tale stato in base al contenuto della richiesta ricevuta mediante il primo messaggio 10, generando conseguentemente un secondo messaggio 11 comprendente l'informazione di stato di funzionamento che è stata verificata o cambiata dal modulo wireless 8 stesso.

Pertanto, più in generale, ciascun secondo messaggio 11 generato ed inviato nella rete 4 da un modulo wireless 8 comprende un'informazione di stato di funzionamento della lampada o delle lampade del rispettivo lampione 2 a cui tale modulo wireless 8 è collegato.

Eventualmente, il modulo wireless 8 può essere configurato anche per mandare periodicamente dei messaggi di "keep-alive" al punto di accesso 3, per mantenere attiva la connessione con quest'ultimo e verificare il mantenimento della connessione aspettando di ricevere un corrispondente messaggio di conferma della ricezione del messaggio di keep-alive. In questo caso, il modulo wireless 8 può essere configurato per inviare i secondi messaggi 11 al punto di accesso 3 quando ha ricevuto il suddetto messaggio di conferma. Questa funzione può essere utile quando si usa il protocollo UDP per la comunicazione, per ovviare alla perdita di dati.

Una possibile struttura del secondo messaggio 11 è rappresentata in figura 3. Il secondo messaggio può comprendere un identificativo univoco 111 del modulo wireless 8 che lo ha generato, ad esempio un indirizzo IP o MAC; un'informazione sulla validità del messaggio 112, ossia sul fatto che il contenuto del messaggio debba o meno essere ignorato dall'unità di controllo locale del punto di accesso 3; l'orario di generazione del messaggio 113; lo stato del modulo wireless 114; un numero identificativo dell'evento 115, che corrisponde ad un rispettivo stato di funzionamento predeterminato delle lampade 9a-9b, comprendente anche lo stato di malfunzionamento o di allarme; parametri di configurazione 116 del secondo messaggio 11 modificabili in remoto dalla centrale operativa 7. In aggiunta o in alternativa alle informazioni sopra indicate, il secondo messaggio 11 può comprendere eventualmente un'informazione 117 corrispondente ad una posizione geografica rispettiva del lampione 2 su cui è montato il modulo wireless 8 che ha generato tale secondo messaggio 11.

Questa informazione sulla posizione geografica 117 può coincidere con l'indirizzo 111, ad esempio l'indirizzo MAC, adatto ad identificare univocamente ciascun modulo wireless 8 all'interno della rete wireless 4. In questo caso, il punto di accesso wireless 3 è collegato ad una memoria locale, non illustrata, nella quale l'indirizzo 111 di ciascun modulo wireless 8 è associato alla posizione geografica del rispettivo lampione 2 che comprende tale modulo wireless 8. In questo modo, il punto di accesso 8 è in grado di comunicare alla centrale operativa 7 la posizione geografica del lampione che ha generato un determinato secondo messaggio 11, ad esempio contenente l'indicazione di uno stato di malfunzionamento ossia di allarme.

In alternativa, la posizione geografica può essere determinata mediante il ricevitore GPS collegato al modulo wireless 8 mediante l'interfaccia 23b. In questo caso, le informazioni di latitudine/longitudine vengono utilizzate come informazione sulla posizione geografica 117 nei secondi messaggi. Eventualmente, può essere prevista una funzione di referenziazione Geofence.

L'unità di controllo locale del punto di accesso wireless 3 è preferibilmente programmata per verificare l'informazione sullo stato di funzionamento dei secondi messaggi 11 ricevuti in risposta ai primi messaggi 10 comprendenti la richiesta di informazione sullo stato di funzionamento. Se almeno uno dei secondi messaggi comprende l'indicazione dello stato di malfunzionamento, ad esempio se il processore 20 rileva, da una lettura degli ingressi 23f, che una lampada 9a o 9b dovrebbe essere accesa ma risulta spenta o viceversa, l'unità di controllo locale del punto di accesso 3 è configurata per inviare alla centrale operativa 7 mediante la rete di comunicazione 6 un terzo messaggio 12, ad esempio con un protocollo UDP, comprendente l'indicazione del malfunzionamento associata all'informazione di posizione geografica 117 del lampione 2 che risulta malfunzionante .

In aggiunta o in alternativa alla modalità di funzionamento appena menzionata, l'unità di controllo locale del punto di accesso 3 potrebbe essere configurata per inviare alla centrale operativa 7 un quarto messaggio 13 se l'informazione sullo stato di funzionamento ricevuta con i secondi messaggi 11 non coincide con un'informazione di stato che l'unità di controllo locale si attende per ciascuna lampada di ciascun lampione, perché tale informazione attesa è stata programmata e memorizzata presso l'unità di controllo locale in modo che quest' ultima conosca lo stato che deve avere ciascun lampione 2 in ciascun momento della giornata. Questo quarto messaggio 13 comprende un'indicazione di errore eventualmente associata all'informazione di posizione geografica di almeno quel lampione 2 il cui modulo wireless 8 ha generato tale situazione.

Dalla centrale operativa 7, una volta a conoscenza del tipo di guasto e della posizione geografica del lampione in cui è stato rilevato il malfunzionamento, l'operatore potrà disporre le opportune misure di intervento.

Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto l'instaurazione di una rete di comunicazione wireless tra gruppi di lampioni ed un corrispondente punto di accesso consente di avere un controllo immediato ed affidabile del funzionamento di ciascuno di essi, nonché della localizzazione di eventuali guasti rilevabile in remoto da una centrale operativa collegata ai vari punti di accesso sparsi, ad esempio, in una città.

Benché il dispositivo secondo il trovato sia stato concepito in particolare per l'illuminazione stradale, potrà comunque essere utilizzato, più generalmente, per l'illuminazione di ambienti vasti dove l'informazione sullo stato di funzionamento della singola fonte di luce può non risultare affidabile con gli strumenti attualmente noti .

Il dispositivo, cosi concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema di comunicazione wireless (1) per lampioni, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di lampioni (2) ed un punto di accesso wireless (3) associato a detta pluralità di lampioni (2) e adatto a definire una rete wireless (4), detto punto di accesso wireless (3) essendo collegato ad una centrale operativa (7) mediante una rete di comunicazione (6), ciascun lampione di detta pluralità di lampioni (2) comprendendo un rispettivo modulo wireless (8) configurato per comunicare con detto punto di accesso wireless (3) secondo un protocollo di comunicazione wireless, detto modulo wireless (8) essendo collegato con almeno una lampada (9a, 9b) di detto lampione per comandare un cambiamento di stato di funzionamento o verificare uno stato di funzionamento attuale di detta almeno una lampada (9a, 9b), detto protocollo di comunicazione wireless comprendendo primi messaggi (10) del punto di accesso (3) per i moduli wireless (8) e secondi messaggi (11) dei moduli wireless (8) per il punto di accesso (3), ciascuno di detti secondi messaggi (11) comprendendo un'informazione (115) di stato di funzionamento di detta almeno una lampada (9a, 9b) collegata al modulo wireless (8) che genera il rispettivo secondo messaggio (11).
2. 2. Sistema di comunicazione (1) secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuno di detti secondi messaggi (11) comprende ulteriormente un'informazione (117) corrispondente ad una posizione geografica rispettiva del lampione (2) comprendente il modulo wireless (8) che genera detto secondo messaggio (11).
3. 3. Sistema di comunicazione (1) secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuno di detti secondi messaggi (11) comprende un indirizzo (111) adatto ad identificare univocamente ciascun modulo wireless (8) in detta rete wireless (4).
4. 4. Sistema di comunicazione (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detta informazione (117) corrispondente alla posizione geografica coincide con detto indirizzo (111), detto punto di accesso wireless (3) essendo collegato ad una memoria nella quale ciascun indirizzo (111) è associato alla rispettiva posizione geografica del lampione (2) che comprende il modulo wireless (8) che genera detto secondo messaggio (11).
5. 5. Sistema di comunicazione (1) secondo la rivendicazione 2, in cui ciascun lampione di detta pluralità di lampioni (2) comprende ulteriormente un ricevitore GPS collegato a detto modulo wireless (8), per fornire detta posizione geografica a detto modulo wireless (8).
6. 6. Sistema di comunicazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta informazione (115) di stato di funzionamento consiste, per detta almeno una lampada (9a, 9b), in una rispettiva indicazione selezionata dal gruppo comprendente: stato acceso, stato spento, stato a potenza ridotta, malfunzionamento.
7. 7. Sistema di comunicazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto punto di accesso wireless (3) è configurato per inviare in modalità broadcast detti primi messaggi (10) a tutti detti moduli wireless (8), detti primi messaggi (10) comprendendo una richiesta di detta informazione (115) sullo stato di funzionamento o un comando di cambiamento di stato di funzionamento, detto modulo wireless (8) essendo configurato per verificare o cambiare lo stato di funzionamento di detta almeno una lampada (9a, 9b) in base a detta richiesta e a generare detto secondo messaggio (11) comprendente l'informazione di stato di funzionamento verificata o cambiata.
8. 8. Sistema di comunicazione (1) secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui detto punto di accesso wireless (3) è collegato ad un'unità di controllo locale, detta unità di controllo locale essendo configurata per: - verificare l'informazione sullo stato di funzionamento dei secondi messaggi (11) ricevuti in risposta a detti primi messaggi (10) comprendenti la richiesta di detta informazione sullo stato di funzionamento e - se almeno uno di detti secondi messaggi (11) comprende, come informazione di stato di funzionamento l'indicazione di detto stato di malfunzionamento, inviare a detta centrale operativa (7) un terzo messaggio (12) comprendente l'indicazione del malfunzionamento associata a detta informazione (117) di posizione geografica del lampione (2) il cui modulo wireless (8) ha generato detto almeno uno di detti secondi messaggi (11).
9. 9. Sistema di comunicazione (1) secondo le rivendicazioni 6 e 7, in cui detto punto di accesso wirless (3) è collegato ad un'unità di controllo locale, detta unità di controllo locale essendo configurata per: - verificare l'informazione (115) sullo stato di funzionamento nei secondi messaggi (11) ricevuti in risposta a detti primi messaggi (10) comprendenti la richiesta di detta informazione sullo stato di funzionamento e - se l'informazione (115) sullo stato di funzionamento ricevuta con detti secondi messaggi non coincide con un'informazione di stato attesa per ciascuna lampada (9a, 9b) di ciascun lampione (2), inviare a detta centrale operativa (7) almeno un quarto messaggio (13) comprendente un'indicazione di errore eventualmente associata a detta informazione di posizione geografica (117) di almeno un lampione (2) il cui modulo wireless (8) ha generato un secondo messaggio (11) comprendente l'informazione (115) di stato di funzionamento non coincidente con detta informazione di stato attesa.
10. 10. Sistema di comunicazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta rete wireless (4) è una Low Rate WPAN.