ITRE20100086A1 - METHOD OF CONTROL OF A SYSTEM FOR THE MANAGEMENT OF EQUIPMENT POWERED THROUGH PHOTOVOLTAIC MODULES AND A VIDEO SURVEILLANCE SYSTEM POWERED THROUGH PHOTOVOLTAIC MODULES - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“METODO DI CONTROLLO DI UN SISTEMA DI GESTIONE DI â € œMETHOD OF CONTROL OF A MANAGEMENT SYSTEM OF
APPARECCHIATURE ALIMENTATE ATTRAVERSO MODULI FOTOVOLTAICI E SISTEMA DI VIDEOSORVEGLIANZA ALIMENTATO ATTRAVERSO MODULI EQUIPMENT POWERED BY PHOTOVOLTAIC MODULES AND VIDEO SURVEILLANCE SYSTEM POWERED BY MODULES
FOTOVOLTAICI†, PHOTOVOLTAICS⠀,
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
Il presente trovato si riferisce ad un metodo di controllo di un sistema di gestione di apparecchiature alimentate attraverso moduli fotovoltaici ed ad un sistema di video sorveglianza alimentato attraverso moduli fotovoltaici. The present invention relates to a control method of a management system for equipment powered by photovoltaic modules and to a video surveillance system powered by photovoltaic modules.
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
Sono noti sistemi di gestione di apparecchiature alimentate tramite moduli fotovoltaici in cui un modulo fotovoltaico à ̈ collegato ad un carico, o un’apparecchiatura, attraverso un convertitore DC/AC. L’alimentazione richiesta per far funzionare correttamente le apparecchiature deve essere stabile, continua e affidabile. Questo problema, nel caso di alimentazione tramite moduli fotovoltaici, à ̈ parzialmente risolto attraverso l’utilizzo di convertitori DC/DC combinati con tecnologie efficienti come alimentazioni a commutazione (alimentazioni “switching†), controllori a modulazione di larghezza di impulso (“controller PWM†) e microprocessori a basso consumo. In generi questi sistemi comprendono componenti di immagazzinamento di energia elettrica, per esempio una batteria, utilizzati come fonte di energia elettrica alternativa di supporto all’alimentazione fornita dai moduli fotovoltaici. La struttura di questi sistemi à ̈ quindi più complessa da gestire e di conseguenza risulta particolarmente importante, per il loro corretto funzionamento, poter gestire appropriatamente le condizioni di eventuale fallimento di alimentazione (o “power failure†). In tali condizioni infatti le componenti addizionali di immagazzinamento di energia elettrica potrebbero essere sottoposte ad inutili stress che ne comprometterebbero il tempo di vita. Management systems for equipment powered by photovoltaic modules are known in which a photovoltaic module is connected to a load, or equipment, through a DC / AC converter. The power supply required to operate the equipment correctly must be stable, continuous and reliable. This problem, in the case of power supply through photovoltaic modules, is partially solved through the use of DC / DC converters combined with efficient technologies such as switching power supplies (â € œswitchingâ € power supplies), pulse width modulation controllers (â € œ PWM controllerâ €) and low consumption microprocessors. Generally these systems include electrical energy storage components, for example a battery, used as an alternative source of electrical energy to support the power supplied by the photovoltaic modules. The structure of these systems is therefore more complex to manage and consequently it is particularly important, for their correct functioning, to be able to properly manage the conditions of any power failure (or â € œpower failureâ €). In fact, in such conditions the additional electrical energy storage components could be subjected to unnecessary stress which would compromise their life time.
Un ulteriore problema si presenta poi nel momento in cui, una volta disattivato il sistema, a causa di un fallimento di alimentazione, si desideri riattivarlo perché le condizioni ottimali di funzionamento si sono ripresentate. E’ importante, in questa situazione, essere in grado di far tornare completamente operative le apparecchiature senza la necessità di un intervento esterno. A further problem then arises when, once the system has been deactivated, due to a power failure, it is desired to reactivate it because the optimal operating conditions have reappeared. In this situation, it is important to be able to make the equipment fully operational without the need for external intervention.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i menzionati inconvenienti della tecnica nota, nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto. An object of the present invention is to solve the aforementioned drawbacks of the known art, within the ambit of a simple, rational and low cost solution.
In particolare, un primo aspetto dell’invenzione rende disponibile un metodo di controllo di un sistema di gestione di apparecchiature alimentate tramite moduli fotovoltaici e un sistema di videosorveglianza alimentato attraverso moduli fotovoltaici. In particular, a first aspect of the invention makes available a control method for a management system for equipment powered by photovoltaic modules and a video surveillance system powered by photovoltaic modules.
Il metodo di controllo fa riferimento ad un sistema che comprende: un modulo fotovoltaico, apparecchiature The control method refers to a system that includes: a photovoltaic module, equipment
alimentate attraverso il modulo fotovoltaico, una batteria per ricevere una porzione dell’energia elettrica proveniente dal modulo fotovoltaico e per fornire energia elettrica alle apparecchiature. powered through the photovoltaic module, a battery to receive a portion of the electricity coming from the photovoltaic module and to supply electrical energy to the equipment.
Il metodo comprende le fasi di: misurare un parametro indicativo della corrente generata dal modulo fotovoltaico, misurare un parametro indicativo della tensione elettrica ai capi della batteria, determinare un indicatore temporale, regolare la distribuzione dell’energia elettrica proveniente dal modulo fotovoltaico e dalla batteria verso le apparecchiature in funzione del parametro indicativo misurato della corrente generata dal modulo fotovoltaico, del parametro indicativo misurato della tensione elettrica ai capi della batteria e dell’indicatore temporale determinato. The method includes the steps of: measuring a parameter indicative of the current generated by the photovoltaic module, measuring a parameter indicative of the electrical voltage across the battery, determining a time indicator, regulating the distribution of electricity from the photovoltaic module and the battery towards the equipment according to the measured indicative parameter of the current generated by the photovoltaic module, the measured indicative parameter of the electrical voltage across the battery and the determined time indicator.
Secondo un altro aspetto del presente trovato, il metodo di controllo comprende le ulteriori fasi di: confrontare il parametro indicativo misurato della tensione elettrica ai capi della batteria con un valore minimo di soglia della tensione elettrica, confrontare il parametro indicativo misurato della corrente generata dal modulo fotovoltaico con un valore minimo di soglia di corrente se il parametro indicativo misurato della tensione elettrica ai capi della batteria à ̈ inferiore al valore minimo di soglia della tensione elettrica, confrontare l’indicatore temporale determinato con gli estremi di intervalli temporali di soglia se il parametro indicativo misurato della corrente à ̈ inferiore al valore minimo di soglia di corrente, interrompere la distribuzione dell’energia elettrica verso le apparecchiature se l’indicatore temporale determinato ricade all’interno di uno degli intervalli temporali di soglia. According to another aspect of the present invention, the control method comprises the further steps of: comparing the measured indicative parameter of the electric voltage across the battery with a minimum threshold value of the electric voltage, comparing the measured indicative parameter of the current generated by the module photovoltaic with a minimum current threshold value if the measured indicative parameter of the electrical voltage across the battery is lower than the minimum threshold value of the electrical voltage, compare the time indicator determined with the extremes of threshold time intervals if the measured indicative parameter of the current is lower than the minimum current threshold value, interrupt the distribution of electricity to the equipment if the determined time indicator falls within one of the threshold time intervals.
In questo modo il sistema disattiva le apparecchiature solamente nei casi strettamente necessari, cioà ̈ in condizioni di fallimento dell’alimentazione. In this way, the system deactivates the equipment only in cases strictly necessary, ie in conditions of power failure.
Il presente trovato garantisce poi la corretta riattivazione delle apparecchiature nel caso in cui le condizioni ottimali di funzionamento ritornino. Questo risultato à ̈ ottenuto con le ulteriori fasi del metodo di controllo descritte di seguito. Secondo la presente invenzione, infatti il metodo di controllo comprende le ulteriori fasi di: confrontare il parametro indicativo misurato della tensione elettrica ai capi della batteria con il valore minimo di soglia della tensione elettrica quando la distribuzione dell’energia elettrica dal modulo fotovoltaico e dalla batteria à ̈ stata interrotta, confrontare l’indicatore temporale determinato con gli estremi degli intervalli temporali di soglia se il parametro indicativo misurato della tensione elettrica ai capi della batteria à ̈ superiore o uguale al valore minimo di soglia della tensione elettrica, riattivare la distribuzione dell’energia elettrica verso le apparecchiature se l’indicatore temporale determinato ricade all’esterno di ogni intervallo temporale di soglia. The present invention then guarantees the correct reactivation of the apparatuses in the event that the optimal operating conditions return. This is achieved with the further steps of the control method described below. According to the present invention, in fact, the control method includes the further steps of: comparing the measured indicative parameter of the electrical voltage across the battery with the minimum threshold value of the electrical voltage when the distribution of electrical energy from the photovoltaic module and from the battery has been interrupted, compare the time indicator determined with the extremes of the threshold time intervals if the measured indicative parameter of the electrical voltage across the battery is greater than or equal to the minimum threshold value of the electrical voltage, reactivate the distribution of the electricity to the equipment if the determined time indicator falls outside each threshold time interval.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione gli estremi degli intervalli temporali di soglia sono determinati in funzione di almeno uno dei seguenti parametri: ora, giorno, posizione geografica, condizioni metereologiche, stima del consumo delle apparecchiature. According to another aspect of the present invention, the extremes of the threshold time intervals are determined as a function of at least one of the following parameters: time, day, geographical position, meteorological conditions, estimate of the consumption of the equipment.
Il metodo secondo la presente invenzione garantisce un ulteriore controllo della gestione della carica della batteria tramite la fase di: misurare un parametro indicativo della temperatura della batteria, interrompere la carica della batteria se il parametro indicativo misurato della temperatura à ̈ al di sopra di un valore di soglia della temperatura. The method according to the present invention guarantees a further control of the battery charge management through the step of: measuring a parameter indicative of the battery temperature, interrupting the battery charge if the measured indicative parameter of the temperature is above a value temperature threshold.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione l’implementazione del metodo prevede l’utilizzo di un’unità primaria di controllo per gestire le apparecchiature e un’unità secondaria di controllo per controllare lo stato dell’unità primaria di controllo, lo stato dell’unità primaria di controllo essendo controllato mediante un segnale proveniente dall’unità secondaria di controllo. According to a further aspect of the invention, the implementation of the method involves the use of a primary control unit to manage the equipment and a secondary control unit to check the status of the primary control unit , the status of the primary control unit being controlled by a signal from the secondary control unit.
In questo modo, in condizioni di fallimento dell’alimentazione, solamente l’unità di controllo a consumi inferiori rimane attiva riducendo il consumo complessivo del sistema. L’unità secondaria di controllo rimane attiva, continua a monitorare le condizioni del sistema e garantisce la possibilità di riattivazione del sistema nel caso in cui le condizioni ottimali di funzionamento ritornino. In this way, in conditions of power failure, only the control unit with lower consumption remains active, reducing the overall consumption of the system. The secondary control unit remains active, continues to monitor the conditions of the system and guarantees the possibility of reactivating the system in the event that optimal operating conditions return.
Un diverso aspetto della presente invenzione riguarda poi un sistema di videosorveglianza che comprende: un modulo fotovoltaico, apparecchiature di video sorveglianza comprendenti mezzi di ricezione e trasmissione, una batteria per ricevere una porzione dell’energia elettrica proveniente dal modulo fotovoltaico e per fornire energia elettrica alle apparecchiature di video sorveglianza, primi mezzi di misura di un parametro indicativo della corrente generata dal modulo fotovoltaico, secondi mezzi di misura di un parametro indicativo della tensione ai capi della batteria, terzi mezzi di misura per determinare un indicatore temporale, e almeno un’unità di controllo funzionante secondo il metodo descritto sopra. A different aspect of the present invention then relates to a video surveillance system which comprises: a photovoltaic module, video surveillance equipment comprising reception and transmission means, a battery for receiving a portion of the electricity coming from the photovoltaic module and for supplying electricity to video surveillance equipment, first means of measuring a parameter indicative of the current generated by the photovoltaic module, second means of measuring a parameter indicative of the voltage across the battery, third measuring means to determine a time indicator, and at least one ™ control unit operating according to the method described above.
Il sistema di videosorveglianza comprende anche quarti mezzi di misura di un parametro indicativo della temperatura della batteria. The video surveillance system also comprises fourth means of measuring a parameter indicative of the battery temperature.
Secondo una forma di implementazione del trovato il sistema videosorveglianza comprende un’unità primaria di controllo per gestire le apparecchiature e un’unità secondaria di controllo per controllare lo stato dell’unità primaria di controllo. According to an embodiment of the invention, the video surveillance system comprises a primary control unit to manage the equipment and a secondary control unit to check the status of the primary control unit.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
la figura 1 illustra un diagramma a blocchi esemplificativo del sistema di gestione di apparecchiature alimentate tramite moduli fotovoltaici; Figure 1 illustrates an exemplary block diagram of the management system of equipment powered by photovoltaic modules;
la figura 2 rappresenta un sistema di video sorveglianza alimentato tramite moduli fotovoltaici secondo una forma di implementazione del trovato. Figure 2 shows a video surveillance system powered by photovoltaic modules according to an embodiment of the invention.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
Nella figura 1 con il numero 1 viene indicato nel suo insieme il sistema di gestione di apparecchiature alimentate tramite moduli fotovoltaici. In figure 1, the number 1 indicates as a whole the management system of equipment powered by photovoltaic modules.
Il sistema 1 comprende un gruppo 2 di alimentazione, un gruppo 3 di controllo e delle apparecchiature 4. The system 1 comprises a power supply group 2, a control group 3 and equipment 4.
Il gruppo 2 di alimentazione comprende un modulo 5 fotovoltaico, per esempio un pannello solare, una batteria 6 di immagazzinamento di energia elettrica e un modulo 7 di gestione delle alimentazioni. The power supply unit 2 comprises a photovoltaic module 5, for example a solar panel, an electrical energy storage battery 6 and a power management module 7.
Il modulo 7 di gestione delle alimentazioni à ̈ collegato al modulo 5 fotovoltaico e alla batteria 6 per regolare la distribuzione dell’energia elettrica proveniente dal modulo 5 fotovoltaico verso la batteria 6 e verso le apparecchiature 4. In una forma di attuazione del trovato il modulo 7 di gestione delle alimentazioni comprende almeno un convertitore DC/DC 8, almeno un dispositivo 9 di potenza che funziona con tecnologia PWM (“pulse width modulator†). The power management module 7 is connected to the photovoltaic module 5 and to the battery 6 to regulate the distribution of the electrical energy coming from the photovoltaic module 5 to the battery 6 and to the equipment 4. In an embodiment of the invention, power management module 7 includes at least one DC / DC converter 8, at least one power device 9 which works with PWM technology (â € œpulse width modulatorâ €).
Il modulo 7 di gestione delle alimentazioni à ̈ collegato ad un gruppo 3 di controllo che, secondo la presente invenzione, comprende un’unità primaria 10 di controllo, per esempio un primo microprocessore ad alte prestazioni, ed un’unità secondaria 14 di controllo, per esempio un secondo microcontrollore a basso consumo. The power supply management module 7 is connected to a control group 3 which, according to the present invention, comprises a primary control unit 10, for example a first high-performance microprocessor, and a secondary unit 14 of control, for example a second low consumption microcontroller.
L’unità primaria 10 di controllo à ̈ configurata per gestire le apparecchiature 4 e comunica con l’unità secondaria 14 di controllo attraverso un cavo seriale. The primary control unit 10 is configured to manage the equipment 4 and communicates with the secondary control unit 14 through a serial cable.
L’unità secondaria 14 di controllo à ̈ collegata a dei primi mezzi 15 di misura, ad esempio un amperometro, per misurare un parametro indicativo della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico, ad esempio il valore dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico. The secondary control unit 14 is connected to the first measuring means 15, for example an ammeter, to measure a parameter indicative of the current generated by the photovoltaic module 5, for example the value of the amplitude of the current generated by the module 5 photovoltaic.
L’unità secondaria 14 di controllo à ̈ poi collegata a dei secondi mezzi 16 di misura, ad esempio un voltmetro, per misurare un parametro indicativo della tensione ai capi della batteria 6, per esempio il valore dell’ampiezza della tensione ai capi della batteria 6. The secondary control unit 14 is then connected to second measuring means 16, for example a voltmeter, to measure a parameter indicative of the voltage across the battery 6, for example the value of the amplitude of the voltage across battery 6.
Infine l’unità secondaria 14 di controllo comprende dei terzi mezzi 17 di misura, per esempio un orologio, per determinare un indicatore temporale, per esempio l’ora, il giorno e il mese. In una forma alternativa di attuazione del trovato l’unità secondaria 14 di controllo à ̈ collegata a quarti mezzi 18 di misura, ad esempio un termometro, per rilevare un parametro indicativo della temperatura della batteria 6, ad esempio il valore della temperatura dell’ambiente della batteria 6. Finally, the secondary control unit 14 comprises third measuring means 17, for example a clock, for determining a time indicator, for example the hour, day and month. In an alternative embodiment of the invention, the secondary control unit 14 is connected to fourth measuring means 18, for example a thermometer, to detect a parameter indicative of the temperature of the battery 6, for example the temperature value of the ™ battery environment 6.
In una memoria 19 associata all’unità secondaria 14 di controllo sono memorizzate le caratteristiche della batteria 6, cioà ̈ per esempio se la batteria installata à ̈ a litio o piombo. Tali caratteristiche vengono utilizzate per definire l’algoritmo di carica della batteria 6 stessa. L’unità secondaria 14 di controllo provvede a gestire la carica della batteria 6, tramite il modulo 7 di gestione delle alimentazioni, utilizzando gli algoritmi di carica più appropriati a seconda del tipo di batteria 6 installata e delle condizioni del gruppo 2 di alimentazione come definite dai parametri campionati. The characteristics of the battery 6 are stored in a memory 19 associated with the secondary control unit 14, ie for example whether the battery installed is lithium or lead. These characteristics are used to define the battery charging algorithm 6 itself. The secondary control unit 14 manages the charge of the battery 6, through the power management module 7, using the most appropriate charging algorithms according to the type of battery 6 installed and the conditions of the power supply group 2 such as defined by the sampled parameters.
All’unità primaria 10 di controllo sono collegate le apparecchiature 4 che comprendono per esempio una telecamera 11. All’unità primaria 10 di controllo sono associati anche dei dispositivi di comunicazione di tipo GPS 12 o WIFI 13. Nella figura 2 à ̈ rappresentata una forma di attuazione della presente invenzione applicata ad un sistema 20 di videosorveglianza. The equipment 4 is connected to the primary control unit 10 and includes for example a camera 11. Communication devices of the GPS 12 or WIFI 13 type are also associated with the primary control unit 10. Figure 2 shows an embodiment of the present invention applied to a video surveillance system 20.
Il sistema 20 di videosorveglianza comprende un palo 21 su cui à ̈ montato il modulo 5 fotovoltaico. Sul palo 21 sono montate le apparecchiature 4, in particolare delle telecamere 22 di video sorveglianza. The video surveillance system 20 comprises a pole 21 on which the photovoltaic module 5 is mounted. The equipment 4, in particular the video surveillance cameras 22, are mounted on the pole 21.
Il sistema 20 di videosorveglianza della figura 2 dispone di un’interfaccia 23 di tipo Ethernet tramite cui può essere collegata qualsiasi telecamera di tipo IP, cioà ̈ in grado di generare un segnale video puramente digitale che si può trasferire su una rete informatica. The video surveillance system 20 of Figure 2 has an Ethernet type interface 23 through which any IP type camera can be connected, ie capable of generating a purely digital video signal that can be transferred over a computer network.
Viene ora descritto in maggior dettaglio il metodo di controllo secondo la presente invenzione. The control method according to the present invention is now described in greater detail.
Durante il normale funzionamento del sistema 1 il modulo 5 fotovoltaico riceve energia solare e la converte in energia elettrica. L’energia elettrica così ottenuta può essere utilizzata per ricaricare la batteria 6 e/o può essere utilizzata per far funzionare le apparecchiature 4. In particolare l’unità secondaria 14 di controllo, tramite il modulo 7 di gestione delle alimentazioni, provvede alla ripartizione dell’energia elettrica tra la batteria 6 e le apparecchiature 4, sfruttando completamente la poca energia elettrica generata in condizioni di scarsa illuminazione e ricaricando se serve la batteria 6 in condizioni di buona illuminazione. During normal operation of system 1, the photovoltaic module 5 receives solar energy and converts it into electrical energy. The electricity thus obtained can be used to recharge the battery 6 and / or can be used to operate the equipment 4. In particular, the secondary control unit 14, via the power management module 7, provides to the distribution of electricity between the battery 6 and the equipment 4, making full use of the little electricity generated in poor lighting conditions and recharging the battery 6 if needed in good lighting conditions.
In genere il valore di corrente richiesto da un determinato tipo di apparecchiature 4 à ̈ costante, e varia da apparecchiatura ad apparecchiatura. Nel caso in cui il modulo 5 fotovoltaico non sia in grado di fornire sufficiente energia elettrica da garantire il valore di corrente necessaria per il funzionamento delle apparecchiature 4, l’unità secondaria 14 di controllo provvede, tramite il modulo 7 di gestione delle alimentazioni, ad utilizzare l’energia immagazzinata nella batteria 6 per compensare questa deficienza, cioà ̈ per compensare la differenza tra l’energia elettrica fornita dal modulo 5 fotovoltaico e l’energia elettrica necessaria a garantire il valore di corrente elettrica richiesto dalle apparecchiature 4. Generally, the current value required by a certain type of equipment 4 is constant, and varies from equipment to equipment. In the event that the photovoltaic module 5 is not able to supply sufficient electrical energy to guarantee the current value necessary for the operation of the equipment 4, the secondary control unit 14 provides, through the power management module 7, to use the energy stored in the battery 6 to compensate for this deficiency, that is to compensate for the difference between the electricity supplied by the photovoltaic module 5 and the electricity necessary to guarantee the value of electric current required by the equipment 4 .
In questo modo, il sistema 1 garantisce il corretto approvvigionamento di energia elettrica alle apparecchiature 4 attraverso l’uso combinato del modulo 5 fotovoltaico e della batteria 6, così da garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature 4. In this way, the system 1 guarantees the correct supply of electricity to the equipment 4 through the combined use of the photovoltaic module 5 and the battery 6, so as to guarantee the correct operation of the equipment 4.
D’altra parte, quando l’energia elettrica proveniente dal modulo 5 fotovoltaico à ̈ elevata, per esempio in condizioni di buona illuminazione del modulo fotovoltaico, l’unità secondaria 14 di controllo provvede, tramite il modulo 7 di gestione delle alimentazioni, all’alimentazione delle apparecchiature 4 e allo stesso tempo provvede alla carica della batteria 6 mantenendola scollegata dalle apparecchiature 4. L’unità secondaria 14 di controllo gestisce, tramite il modulo di gestione 7 delle alimentazioni, la carica della batteria 6 seguendo gli algoritmi di carica più adatti al tipo di batteria installato in funzione dei parametri della batteria 6 memorizzata nella memoria 19, massimizzando così il tempo di vita della batteria 6 stessa. On the other hand, when the electricity coming from the photovoltaic module 5 is high, for example in conditions of good lighting of the photovoltaic module, the secondary control unit 14 provides, through the module 7 for the management of the power supplies , to power the equipment 4 and at the same time charge the battery 6, keeping it disconnected from the equipment 4. The secondary control unit 14 manages, through the power supply management module 7, the charge of the battery 6 following the charging algorithms best suited to the type of battery installed according to the parameters of the battery 6 stored in the memory 19, thus maximizing the life time of the battery 6 itself.
Secondo la presente invenzione l’unità secondaria 14 di controllo, durante il funzionamento, campiona periodicamente alcuni parametri di alimentazione. Il numero di campioni per ogni parametro, catturato in un intervallo di tempo definito, à ̈ elevato, per esempio 1000 campioni al minuto; in tal modo à ̈ possibile ottenere dei valori dei parametri campionati affidabili, cioà ̈ privi di rumore. According to the present invention, the secondary control unit 14 periodically samples some power supply parameters during operation. The number of samples for each parameter, captured in a defined time interval, is high, for example 1000 samples per minute; in this way it is possible to obtain reliable sampled parameter values, ie without noise.
In particolare, l’unità secondaria 14 di controllo provvede a campionare: un parametro indicativo della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico, ad esempio un valore dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico, ed un parametro indicativo della tensione elettrica ai capi della batteria 6, ad esempio un valore dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria. In particular, the secondary control unit 14 samples: a parameter indicative of the current generated by the photovoltaic module 5, for example a value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5, and a parameter indicative of the electrical voltage at ends of the battery 6, for example a value of the amplitude of the electrical voltage across the battery.
Secondo quanto detto sopra l’unità secondaria 14 di controllo raccoglie un elevato numero di campioni in un determinato intervallo di tempo, il valore utilizzato per ogni parametro corrisponde alla media dei valori campionati. L’unità secondaria 14 di controllo provvede a identificare un indicatore temporale corrispondente all’istante al centro dell’intervallo di campionamento, per ogni parametro misurato. Questo indicatore temporale viene definito in termini di ora, giorno e mese. According to what has been said above, the secondary control unit 14 collects a large number of samples in a determined time interval, the value used for each parameter corresponds to the average of the sampled values. The secondary control unit 14 identifies a time indicator corresponding to the instant at the center of the sampling interval, for each measured parameter. This timeline is defined in terms of the hour, day and month.
L’indicatore temporale può per esempio coincidere con il cosiddetto Tempo-Unix, che, nei sistemi operativi Unix e Unix-like, rappresenta il tempo corrente con un numero coincidente con la differenza in secondi tra l’istante considerato e la mezzanotte (secondo il tempo coordinato universale o UTC “Coordinated Universal Time†) del 1º gennaio 1970. Questo tipo di rappresentazione dell’indicatore temporale, oltre ad essere compatta, à ̈ indipendente dai fusi orari, ed à ̈ quindi direttamente confrontabile anche tra sistemi situati a grandi distanze geografiche tra loro, ed evita di dover effettuare aggiustamenti nel caso ad esempio di dati trasmessi da un fuso orario all'altro. The time indicator can, for example, coincide with the so-called Unix-Time, which, in Unix and Unix-like operating systems, represents the current time with a number coinciding with the difference in seconds between the instant considered and midnight ( according to the coordinated universal time or UTC â € œCoordinated Universal Timeâ €) of 1 January 1970. This type of representation of the time indicator, in addition to being compact, is independent of time zones, and is therefore directly comparable even between systems located at great geographical distances from each other, and avoids having to make adjustments in the case, for example, of data transmitted from one time zone to another.
Secondo una forma di attuazione della presente invenzione l’unità secondaria 14 di controllo utilizza i valori dei parametri campionati per gestire situazioni anomale che si possono presentare nel corso del funzionamento, come per esempio eventuali fallimenti del gruppo 2 di alimentazione. In particolare il metodo di controllo secondo la presente invenzione prevede le fasi operative che vengono descritte di seguito. According to an embodiment of the present invention, the secondary control unit 14 uses the values of the sampled parameters to manage anomalous situations that may arise during operation, such as for example possible failures of the power supply unit 2. In particular, the control method according to the present invention provides for the operating steps which are described below.
In primo luogo il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 viene confrontato con un valore minimo di soglia della tensione elettrica. Il valore minimo di soglia della tensione elettrica à ̈ specifico per ogni batteria, dipende dal tipo di batteria e dalla sua vita residua, e corrisponde al valore minimo di tensione elettrica della batteria che ne consenta una riaccensione automatica. Se il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria à ̈ superiore o uguale al valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica la batteria 6 si trova in uno stato di funzionamento regolare e non à ̈ necessario procedere con ulteriori controlli. First of all, the measured value of the amplitude of the electric voltage across the battery 6 is compared with a minimum threshold value of the electric voltage. The minimum threshold value of the electrical voltage is specific for each battery, depends on the type of battery and its residual life, and corresponds to the minimum electrical voltage value of the battery that allows automatic re-ignition. If the measured value of the amplitude of the electrical voltage across the battery is greater than or equal to the minimum pre-set threshold value of the electrical voltage, the battery 6 is in a regular operating state and it is not necessary to proceed with further checks.
Se il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 à ̈ al di sotto del valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica vuol dire che la batteria non ha sufficiente tensione ai suoi capi e necessita di una ricarica. Si procede allora con il controllo del valore misurato dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico per vedere se il modulo 5 fotovoltaico à ̈ in grado di garantire la ricarica della batteria 6. If the measured value of the amplitude of the electric voltage at the ends of the battery 6 is below the minimum threshold value of the pre-set electric voltage, it means that the battery does not have sufficient voltage at its ends and needs to be recharged. We then proceed with checking the measured value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5 to see if the photovoltaic module 5 is able to guarantee the recharging of the battery 6.
Si confronta il valore misurato dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico con un valore minimo di soglia preimpostato di corrente. Il valore minimo di soglia di corrente corrisponde al minimo valore necessario per far funzionare le apparecchiature 4 e o ricaricare la batteria 6. Esso varia, tra l’altro, in funzione del consumo delle apparecchiature 4 e del tipo di batteria 6. The measured value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5 is compared with a minimum preset current threshold value. The minimum current threshold value corresponds to the minimum value necessary to operate the equipment 4 and or recharge the battery 6. It varies, among other things, according to the consumption of the equipment 4 and the type of battery 6.
Se il valore misurato dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico à ̈ superiore o uguale al valore minimo di soglia preimpostato di corrente significa che il modulo 5 fotovoltaico riceve sufficiente energia solare da poter continuare a far funzionare le apparecchiature 4 e caricare la batteria 6 e quindi non à ̈ necessario procedere con ulteriori controlli. If the measured value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5 is greater than or equal to the minimum value of the preset current threshold, it means that the photovoltaic module 5 receives enough solar energy to be able to continue to operate the equipment 4 and charge the battery 6 and therefore it is not necessary to proceed with further checks.
Se invece il valore misurato dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico à ̈ inferiore al valore minimo di soglia preimpostato di corrente significa che il modulo 5 fotovoltaico non riceve abbastanza energia solare e non à ̈ in grado di generare sufficiente corrente per il corretto funzionamento delle apparecchiature 4 e della batteria 6. In questa situazione si procede con un ultimo test tenendo conto dell’ora, del giorno e del mese. If, on the other hand, the measured value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5 is lower than the minimum current threshold value, it means that the photovoltaic module 5 does not receive enough solar energy and is not able to generate enough current for the correct operation of the equipment 4 and battery 6. In this situation we proceed with a final test taking into account the time, day and month.
L’ora, il giorno e il mese sono confrontati con uno o più intervalli temporali di soglia predefiniti. Questi intervalli temporali di soglia vengono definiti in una fase iniziale di fabbricazione del sistema 1 e delimitano intervalli di tempo in cui il modulo 5 fotovoltaico ha una bassa probabilità di ricevere sufficiente energia solare da generare l’energia elettrica necessaria a produrre un valore di corrente elettrica al di sopra del valore di corrente minimo di soglia. Essi sono definiti in funzione di almeno uno dei seguenti parametri: la posizione geografica del sistema, la stagione dell’anno, le condizioni metereologiche attese, la posizione fisica del sistema (per esempio campagna o città ). Gli intervalli temporali dipendono anche dal tipo di apparecchiature 4 presenti nel sistema ed in particolare dal loro consumo. The hour, day and month are compared with one or more predefined threshold time intervals. These threshold time intervals are defined in an initial manufacturing phase of system 1 and delimit time intervals in which the photovoltaic module 5 has a low probability of receiving sufficient solar energy to generate the electrical energy necessary to produce a current value above the minimum threshold current value. They are defined according to at least one of the following parameters: the geographic position of the system, the season of the year, the expected meteorological conditions, the physical position of the system (for example countryside or city). The time intervals also depend on the type of equipment 4 present in the system and in particular on their consumption.
Se l’ora, il giorno e il mese ricadono all’interno di uno degli intervalli temporali di soglia (estremi inclusi) allora viene interrotta l’alimentazione verso le apparecchiature 4 e il sistema 1 si assesta in una condizione di attesa o “stand-by†in cui i consumi sono portati al minimo. La situazione descritta rappresenta una condizione di fallimento del gruppo 2 di alimentazione o “power failure†. If the hour, day and month fall within one of the threshold time intervals (extremes included) then the power supply to the equipment 4 is interrupted and the system 1 settles into a waiting condition or â € œstand-byâ € in which consumption is reduced to a minimum. The situation described represents a condition of failure of the power supply group 2 or â € œpower failureâ €.
Se invece l’ora, il giorno e il mese ricadono all’esterno di ogni intervallo temporale di soglia non à ̈ necessario interrompere l’alimentazione perché c’à ̈ una buona probabilità che nell’immediato futuro il modulo 5 fotovoltaico riceva abbastanza energia solare per far funzionare le apparecchiature 4 e/o caricare la batteria 6. A titolo puramente esemplificativo si riporta di seguito un potenziale esempio. Si immagini di essere alle ore 8:00 del mattino del 15 agosto ed avere il modulo 5 fotovoltaico posizionato in una zona nel sud dell’Italia rinomata per la presenza costante di sole nei periodi estivi. In questo particolare esempio, in fase di fabbricazione del sistema 1, à ̈ stato definito un unico intervallo temporale avente come estremi le 00:00 e le 7:00 del mattino, cioà ̈ si à ̈ ritenuto che un modulo 5 fotovoltaico posizionato in una zona del sud d’Italia rinomata per la presenza costante di sole nei periodi estivi con grande probabilità riceve abbastanza energia solare per generare una corrente minima di soglia se lasciato attivo in qualsiasi momento della giornata del 15 agosto dopo le ore 7:00 del mattino. If, on the other hand, the hour, day and month fall outside each threshold time interval, it is not necessary to interrupt the power supply because there is a good chance that in the immediate future the module 5 photovoltaic receives enough solar energy to operate the equipment 4 and / or charge the battery 6. By way of example, a potential example is given below. Imagine being at 8:00 in the morning of August 15th and having the photovoltaic module 5 positioned in an area in the south of Italy renowned for the constant presence of sun in summer. In this particular example, during the manufacturing phase of system 1, a single time interval was defined having as extremes 00:00 and 7:00 in the morning, that is, it was considered that a photovoltaic module 5 positioned in a area of southern Italy renowned for the constant presence of sun in the summer periods with great probability it receives enough solar energy to generate a minimum threshold current if left active at any time of the day on August 15th after 7:00 in the morning .
In questo caso anche se il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 à ̈ inferiore al valore minimo di soglia preimpostato della tensione e il valore misurato dell’ampiezza della corrente generata dal modulo 5 fotovoltaico à ̈ inferiore al valore minimo di soglia preimpostato della corrente si ritiene che non sia necessario disattivare le apparecchiature 4 in quanto vi à ̈ una buona probabilità che nell’immediato futuro il modulo 5 fotovoltaico riceva abbastanza energia solare per generare un corrente tale da far funzionare correttamente le apparecchiature 4, e in particolare consentire la carica della batteria 6. In this case, even if the measured value of the amplitude of the electrical voltage across the battery 6 is lower than the minimum preset voltage threshold value and the measured value of the amplitude of the current generated by the photovoltaic module 5 is lower than minimum pre-set current threshold value it is believed that it is not necessary to deactivate the equipment 4 as there is a good chance that in the immediate future the photovoltaic module 5 will receive enough solar energy to generate enough current to make the equipment work correctly 4, and in particular allow the battery to be charged 6.
Se invece si immagina di essere alle 3:00 del mattino del 15 agosto, cioà ̈ all’interno dell’intervallo di soglia predefinito, il sistema 1 provvederà ad un’interruzione dell’alimentazione delle apparecchiature 4 perché vi à ̈ una buona probabilità che nell’immediato futuro il modulo 5 fotovoltaico non riceva abbastanza energia solare per garantire un corrente sufficiente a far funzionare le apparecchiature 4 e/o a caricare la batteria 6. Se non si optasse per una interruzione dell’alimentazione verso le apparecchiature 4 si rischierebbe di sottoporre la batteria 6 a stress aggiuntivi che ne limiterebbero significativamente il tempo di vita. If, on the other hand, you imagine that you are at 3:00 am on August 15th, that is, within the predefined threshold interval, system 1 will provide for an interruption of the power supply to the equipment 4 because there is It is a good chance that in the immediate future the photovoltaic module 5 will not receive enough solar energy to guarantee a sufficient current to operate the equipment 4 and / or to charge the battery 6. If you do not opt for a power cut to the equipment 4 would risk subjecting the battery 6 to additional stresses which would significantly limit its life time.
Quando il sistema à ̈ disattivato a causa di un fallimento del gruppo 2 di alimentazione à ̈ importante poter riattivare le apparecchiature 4 senza l’intervento di personale esterno. Tale problema à ̈ di particolare rilievo per apparecchiature 4 posizionate in zone remote o comunque non immediatamente accessibili da personale esterno. Si rischierebbe in questo caso di avere apparecchiature 4 non funzionanti per un periodo eccessivamente lungo. Per risolvere questa situazione il metodo di controllo secondo la presente invenzione comprende le ulteriori fasi descritte di seguito. Una volta che l’alimentazione delle apparecchiature à ̈ stata interrotta a causa di un fallimento del gruppo 2 di alimentazione l’unità secondaria 14 di controllo continua il campionamento dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 insieme all’ora il giorno e il mese del campionamento. In questo caso il campionamento può avvenire ad intervalli di tempo più grandi rispetto a prima, cioà ̈ in uno stesso arco di tempo viene raccolto un numero inferiore di campioni in modo da risparmiare i consumi visto che il sistema 1 opera in uno stato di stand-by. A questo punto si confronta il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 con un valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica. Il valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica à ̈ lo stesso del caso analizzato prima e definisce il valore di tensione minimo della batteria 6 che ne garantisca la corretta riaccensione. When the system is deactivated due to a failure of the power supply group 2, it is important to be able to reactivate the equipment 4 without the intervention of external personnel. This problem is of particular importance for equipment 4 located in remote areas or in any case not immediately accessible by external personnel. In this case there would be a risk of having equipment 4 not working for an excessively long period. To solve this situation, the control method according to the present invention comprises the further steps described below. Once the power supply of the equipment has been interrupted due to a failure of the power supply group 2, the secondary control unit 14 continues sampling the amplitude of the electrical voltage across battery 6 together with the now the day and month of the sampling. In this case, sampling can take place at larger time intervals than before, i.e. in the same time span fewer samples are collected in order to save consumption since system 1 operates in a stand-by state. by. At this point, the measured value of the amplitude of the electric voltage across the battery 6 is compared with a minimum pre-set threshold value of the electric voltage. The minimum pre-set threshold value of the electrical voltage is the same as in the case analyzed above and defines the minimum voltage value of the battery 6 which guarantees its correct re-ignition.
Se il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 à ̈ inferiore al valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica allora ci si trova ancora in una condizione di fallimento del gruppo 2 di alimentazione e non à ̈ ragionevole considerare l’opzione di riattivare le apparecchiature 4. If the measured value of the amplitude of the electrical voltage at the ends of the battery 6 is lower than the minimum threshold value of the electrical voltage then one is still in a condition of failure of the power supply group 2 and it is not reasonable to consider the € ™ option to reactivate the equipment 4.
Se invece il valore misurato dell’ampiezza della tensione elettrica ai capi della batteria 6 à ̈ superiore o uguale al valore minimo di soglia preimpostato della tensione elettrica, e questo può capitare nel caso in cui la batteria 6 abbia ricevuto una leggera ricarica proveniente dal modulo 5 fotovoltaico, allora il metodo procede con l’ultimo test che tiene conto dell’ora del giorno e del mese. L’ora, il giorno e il mese sono confrontati con gli estremi degli intervalli temporali di soglia, gli stessi intervalli definiti prima. If, on the other hand, the measured value of the amplitude of the electric voltage at the ends of battery 6 is higher than or equal to the minimum threshold value of the electric voltage, and this can happen if the battery 6 has received a slight recharge coming from the module 5 photovoltaic, then the method proceeds with the last test which takes into account the time of day and month. The hour, day and month are compared with the extremes of the threshold time intervals, the same intervals defined above.
Se l’ora, il giorno e il mese ricadono all’interno di uno qualsiasi degli intervalli temporali di soglia predeterminati vuol dire che ci si trova in una situazione in cui vi à ̈ una bassa probabilità che il modulo 5 fotovoltaico riceva abbastanza energia solare da generare abbastanza corrente elettrica per far funzionare le apparecchiature 4 e caricare la batteria 6. If the hour, day and month fall within any of the predetermined threshold time intervals it means that you are in a situation where there is a low probability that the photovoltaic module 5 will receive enough energy solar power to generate enough electric current to run the equipment 4 and charge the battery 6.
Se invece l’ora, il giorno e il mese ricadono all’esterno di ognuno degli intervalli temporali di soglia il metodo provvede a riattivare la apparecchiature 4, e cioà ̈ riattivare automaticamente il sistema 1 senza intervento esterno. If, on the other hand, the hour, day and month fall outside each of the threshold time intervals, the method reactivates the equipment 4, ie automatically reactivates system 1 without external intervention.
E’ possibile poi aggiungere un ulteriore controllo in modo da garantire l’ottimizzazione delle fasi di carica della batteria 6. Secondo un altro aspetto del trovato infatti à ̈ possibile misurare un parametro indicativo della temperatura della batteria 6, per esempio il valore della temperatura dell’ambiente della batteria, in modo da interrompere la carica della batteria 6 se il valore misurato della temperatura misurata à ̈ al di sopra di un valore di soglia della temperatura definito in funzione del tipo di batteria 6 installata. Questa fase operativa à ̈ particolarmente importante nel caso di utilizzo di batterie al litio che richiedono controlli accurati in fase di carica in quanto potenzialmente esplosive. It is then possible to add a further control in order to guarantee the optimization of the charging phases of the battery 6. According to another aspect of the invention, it is possible to measure a parameter indicative of the temperature of the battery 6, for example the value of the ambient temperature of the battery, so as to stop charging the battery 6 if the measured value of the temperature measured is above a threshold value of the temperature defined according to the type of battery 6 installed. This operating phase is particularly important in the case of using lithium batteries that require careful checks during the charging phase as they are potentially explosive.
Secondo una forma preferita di attuazione della presente invenzione, l’unità primaria 10 di controllo gestisce le apparecchiature 4 e l’unità secondaria 14 di controllo regola lo stato dell’unità primaria 10 di controllo. In particolare quando, secondo il metodo descritto sopra, viene identificata una situazione di fallimento del gruppo 2 di alimentazione, l’unità secondaria 14 di controllo provvede ad inviare un segnale all’unità primaria 10 di controllo per disattivare l’alimentazione delle apparecchiature 4. L’unità primaria 10 di controllo provvede alla disattivazione delle apparecchiature 4, invia poi un segnale di conferma della disattivazione delle apparecchiature 4 all’unità secondaria 14 di controllo ed infine provvede al proprio spegnimento. In questa situazione di stand-by rimane attiva solamente l’unità secondaria 14 di controllo. According to a preferred embodiment of the present invention, the primary control unit 10 manages the equipment 4 and the secondary control unit 14 regulates the status of the primary control unit 10. In particular when, according to the method described above, a failure situation of the power supply unit 2 is identified, the secondary control unit 14 sends a signal to the primary control unit 10 to deactivate the power supply of the equipment 4. The primary control unit 10 deactivates the equipment 4, then sends a signal confirming the deactivation of the equipment 4 to the secondary control unit 14 and finally switches off itself. In this stand-by situation only the secondary control unit 14 remains active.
Normalmente l’unità secondaria 14 di controllo à ̈ un microprocessore con consumi inferiori rispetto all’unità primaria 10 di controllo e quindi durante lo stato di standby i consumi del sistema 1 sono significativamente ridotti. In questa fase l’unità secondaria 14 di controllo provvederà al campionamento del valore della tensione ai capi della batteria 6 ad intervalli di tempo più grandi in modo da limitare il consumo del sistema 1. L’unità secondaria 14 di controllo mantiene il sistema in stand-by fino a quando non si ripresentano le condizioni ottimali per far ripartire il sistema secondo la metodologia descritta sopra. Normally the secondary control unit 14 is a microprocessor with lower consumption compared to the primary control unit 10 and therefore during the standby state the consumptions of the system 1 are significantly reduced. In this phase the secondary control unit 14 will sample the voltage value at the ends of the battery 6 at larger time intervals in order to limit the consumption of the system 1. The secondary control unit 14 maintains the system in stand-by until the optimal conditions reappear to restart the system according to the methodology described above.
Secondo una forma di attuazione il sistema 1 può essere dotato di connettività GPRS-EDGE e WIFI e può essere configurato per utilizzare entrambi i collegamenti. I parametri di alimentazione possono essere trasmessi tramite la connessione disponibile ad un sistema remoto e salvati per analisi successive. According to one embodiment, system 1 can be equipped with GPRS-EDGE and WIFI connectivity and can be configured to use both connections. The power supply parameters can be transmitted via the available connection to a remote system and saved for later analysis.
Ovviamente all’invenzione in oggetto potranno venire apportare numerose modifiche di natura pratico-applicativa, senza con ciò uscire dall’ambito dell’idea inventiva come sotto rivendicata. Obviously, numerous modifications of a practical-applicative nature can be made to the invention in question, without thereby leaving the scope of the inventive idea as claimed below.
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2010
- 2010-10-15 IT ITRE2010A000086A patent/IT1402128B1/en active
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