ITUB20155641A1 - Procedimento relativo a sistemi di telecontrollo e telelettura, a struttura fissa e rete stellare, operante su territori di qualsiasi grandezza via radio a frequenze libere - Google Patents

Description

Procedimento relativo a sistemi di telecontrollo e telelettura, a struttura, fissa a rete stellare, operante su territori di qualsiasi grandezza via radio a frequenze libere.

DESCRIZIONE:

Stato dell'arte: e' noto che l'orientamento moderno nella gestione delle reti di servizi (idrico, gas, elettricità, teleriscaldamento, irrigazione e monitoraggio ambientale) è quello della raccolta dati da apparati locali da distante evitando le note e varie difficoltà di un accesso fisico ai contatori o apparecchiature controllate in ambiti privati.

Per fare ciò , escludendo per motivi economici ed affidabilistici la trasmissione via cavo per i quali risulta notoriamente molto svantaggiata, rimane l'impiego di frequenze radio e concretamente, per motivi sia economici che tecnici, Γ uso di gamme di frequenze libere da oneri di concessione, definite da normative internazionali e nazionali, in quanto economicamente vantaggiose.

Tali frequenze sono adeguate anche a motivo delle basse potenze impiegate e di conseguenza dei bassissimi consumi raggiungibili per gli apparati di campo normalmente alimentati da batteria per i quali si auspicano lunghe autonomie, ad es. : 10 - 15 anni per non accrescere i costi di manutenzione.

Problema tecnico: un inconveniente tecnico del vettore radio e soprattutto per le gamme di frequenze libere risiede nella loro possibilità di accesso con modalità sia conformi alle normative ma purtroppo anche con modalità talvolta fraudolente oppure improprie e sovente con eccesso di ridondanza di informazione di indirizzamento e controllo e quindi di occupazione di canali da parte degli apparati.

Normalmente la occupazione delle bande di frequenza da parte degli apparati possono essere, in termini di tempo, dell' 1 % in alcuni casi , del 0,1 % per la maggioranza dei casi e del 10% in altri casi ancora dipendendo dalle bande di frequenza e pertanto con delle limitazioni che hanno il loro peso sulle capacità complessive di controllo di un sistema. Per sistemi nei quali le trasmissioni degli apparati non sono tra loro coordinate esiste anche la possibilità di un tasso non trascurabile di collisioni e quindi di annullamento reciproco delle stesse trasmissioni.

E' quindi necessario oltre al rispetto delle normative vigenti anche un uso appropriato, sobrio e razionale delle frequenze in funzione della quantità necessaria e sufficiente di informazioni da trasmettere a beneficio di una maggiore disponibilità anche per altri fruitori del vettore radio.

Le tecnologie disponibili allo stato attuale dell'arte sono focalizzate nell'uso delle frequenze impiegate da parte degli apparati in qualsiasi momento pur nella osservanza di occupazione percentuale delle stesse e dei parametri di potenza trasmessa nel rispetto delle normative vigenti ; ne deriva però l'esigenza di adottare più canali di frequenze nel caso di attività gestite da apparati concentratori di zone attigue per evitare la sovrapposizione o collisione dei relativi messaggi; fenomeno che compare anche in maggiore quantità quando si attribuisce I' iniziativa a trasmettere , in maniera casuale, alle unità periferiche.

Soluzione al problema tecnico: il trovato oggetto della presente domanda di brevetto di invenzione consiste nell' adottare un procedimento razionale da parte della rete di apparati di telelettura o telecontrollo a struttura di trasmissione stellare fissa centralizzata punto-punto tra apparati concentratori di zona ed apparati periferici, senza necessità di ripetitori, avente possibilità di operare anche su territori molto vasti, con trasmissione su unico canale o gamma di frequenze libere a ripartizione di tempo ossia impiegante le medesime caratteristiche trasmissive in precisi e distinti intervalli di tempo a seconda delle zone (o celle) di impianto ed inoltre rendendo più efficiente il processo stesso avvalendosi sia di modalità protocollari ben precise e sia di un criterio di numerazione logica dei dispositivi periferici intrinsecamente legato allo stesso tempo reale.

Descrizione di forme di attuazione: la raccolta di dati di telelettura nei sistemi in uso, a strutture fisse via radio, avviene operando con canali o bande di frequenza diverse da una zona all' altra le quali sono però disponibili in quantità limitate ed uso che deve essere conforme alle normative come descritto precedentemente, oppure lasciando agli apparati periferici di raccolta dati l'iniziativa spontanea di invio dei messaggi, con una tempistica casuale, verso Γ apparato concentratore e di conseguenza andando incontro a problemi di insicurezza di consegna degli stessi messaggi anche a causa di reciproca collisione e restando comunque l'esigenza di utilizzo diversificato di frequenze per zone diverse per i motivi già citati.

Altri sistemi prevedono la raccolta dati con apparati mobili mano a mano che si transita in prossimità degli apparati di raccolta dati; questi però hanno l'inconveniente di non fornire dati tra loro correlagli da utilizzare anche a scopi di esercizio e manutenzione dell'impianto, pertanto tali dati possono servire pressoché esclusivamente per la fatturazione dei consumi.

Infine altri sistemi ancora, a strutture fisse, lavorano con frequenze concesse e quindi con pagamento di oneri di concessione ma questo non è il nostro caso .

Funzionamento : la Fig.l mostra un esempio di struttura temporale del procedimento del ciclo operativo degli apparati del sistema.

L'applicazione si riferisce ad una architettura di sistema multi-stellare (Fig.2) nella quale ciascun centro stella si identifica con un apparato concentratore di zona che per brevità denominiamo CZ (7) il quale opera con dialogo punto-punto verso gli apparati periferici di telelettura e di telecontrollo (8) di propria pertinenza.

Gli apparati CZ potranno dialogare in part-time , se utile o necessario, anche verso il Centro operativo generale (9).

Innanzitutto il primo aspetto del trovato riguarda la assegnazione di precisi intervalli temporali (parzializzazione) di uso delle medesime frequenze, canale o banda, tra diversi apparati concentratori di zona CZ (7) che per essere efficace dovrà basarsi su una sincronizzazione del proprio orologio-calendario con il tempo dei dispositivi GPS (Global Posìtioning System) integrati negli stessi CZ (7); il secondo aspetto riguarda la ottimizzazione delle trasmissioni e della relativa sovrastruttura di indirizzamento e controllo per la acquisizione dei dati dei propri apparati periferici da parte di ciascun CZ (7); un ulteriore aspetto riguarda l'adozione di un agevole criterio di identificazione logica per gli apparati periferici di campo.

La sincronizzazione temporale a mezzo GPS diviene importante anche per il Centro operativo generale (9) qualora anch'esso operi con gli stessi criteri di partizione temporale nei confronti dei CZ (7) in maniera tale da evitare la possibilità di sovrapposizione operativa delle zone stesse a causa di derive temporali dei relativi orologi che sarebbero conseguenti ad un funzionamento totalmente autonomo.

L' operatività radio di ciascuna zona, gestita da un apparato concentratore CZ avviene per intervalli di base che indichiamo con IB (1), all'interno di un tempo complessivo di ciclo base che denominiamo CB (2) che coinvolge tutte le celle per una sola volta ciascuna, ed eventualmente anche il Centro Operativo dell' impianto. Il periodo complessivo di telelettura , che denominiamo CT (3), sarà a sua volta un multiplo di cicli base tale da fornire una ed una sola lettura completa di tutti gli apparati di ciascuna zona .

Anche gli intervalli IB (2) sono a loro volta suddivisi in intervalli più elementari che denominiamo con l'acronimo IE (5) ossia intervalli da associare alle singole trasmissioni da o verso periferiche, di durata fissa e prestabilita. A ciascuno di questi intervalli 1E (5), al di fuori di quelli particolari che denominiamo SINC e che descriveremo in seguito, può corrispondere un solo dispositivo periferico in senso logico; invece può anche essere che un dispositivo periferico fisico possa integrare in sé più dispositivi logici e quindi essere associato a più intervalli IE.

Inoltre la medesima procedura per una maggiore efficienza o capacità di occupazione dei canali radio con trasmissioni efficaci prevede le seguenti peculiarità:

A) Adozione di messaggi SINC (4), per ciascun intervallo base di attività IB (1) o di raggruppamenti all'interno dello stesso intervallo, a diffusione generale e quindi atti ad interessare progressivamente tutti i dispositivi periferici di telelettura e di telecontrollo di pertinenza di ciascun CZ (7) ai quali fornire il tempo reale di orologio e calendario allineato con i ricevitori GPS, e quindi sincronizzati tra loro (da cui Γ acronimo SINC), rappresentandone quindi anche un riferimento per Γ inizio delle trasmissioni dati per l'intervallo base IB (1) interessato da parte dei dispositivi periferici, ovviamente ciascuno nel proprio IE (5) definito dalla propria stessa identità.

B) I messaggi di orologio/calendario SINC (4), quando necessario , possono anche servire a convogliare altre informazioni verso specifici apparati periferici, del tipo:

a) Richiesta di ripetizione dei dati precedenti da parte degli apparati periferici che per anomalie di trasmissione non fossero pervenuti ai dispositivi concentratori CZ {7} .

b) Invio di parametri e comandi a singoli apparati periferici compreso il cambio di configurazione e quindi di assegnazione di CZ(7) agli stessi apparati.

C) Fare riferimento ad un sistema di identificazione degli apparati periferici legato alla numerazione sequenziale dei cicli IB (1), CB (2) e relativi IE (5) all' interno del ciclo complessivo di telelettura e quindi, in sostanza, strettamente connesso al tempo reale. In tal modo ciascun apparato periferico conoscendo il tempo reale ricevuto da CZ (7) e la propria identità è in grado dì riconoscere il proprio IE (5) di appartenenza all'interno del periodo di base CB (2) e complessivo di teleiettura o di telecontrollo CT (3) e viceversa .

D) La trasmissione di dati da parte degli apparati periferici (8) verso CZ (7) avviene spontaneamente in corrispondenza del proprio IE (5) mantenuto da un sincronismo stretto con il tempo reale; essi invieranno contenuti informativi conformi alle tipologie richieste dai messaggi di sincronismo SINC {1).

L'impiego così regolato di una singola gamma o canale di frequenze fa sì che ne consegua un utilizzo più efficiente ed affidabile; inoltre la possibilità di frazionarne l'impiego con tempi di utilizzo diversificati sul territorio ne consente la possibilità di una estensione in maniera pressoché illimitata del sistema con un unico canale o banda di frequenza evitando problemi di reciproca collisione stante la possibilità di costituire molte celle che si organizzano sul territorio per tempi diversificati e quindi ripetibili oltre una certa distanza .

Nella concreta applicazione in campo Γ intero territorio viene suddiviso in aree costituite ciascuna composta da una quantità di punti da controllare congruenti con un singolo apparato concentratore di zona CZ (7) la cui attività è relegata a precisi intervalli di tempo IB (1) formati a loro volta da "N" partizioni elementari o IE (5). All'inizio della sottostruttura (1) si collocano i messaggi di SINC (4).

Il periodo CB (2) può comprendere 2 o più intervalli strutturati IB (1) relativi ad un ciclo base completo che ricopra tutte le zone dellimpianto {nella figura è ad esempio indicato il caso di un ciclo base formato da 9 intervalli IB.

Infine il ciclo completo di telelettura CT (3) comprende un numero di CB (2) tali da impiegare un tempo complessivo corrispondente ad un ciclo nel quale ciascun contatore viene letto una singola volta.

L'adozione di apparati periferici multiutente (8) nei casi in cui più contatori siano presenti nel medesimo sito, nella realtà delle applicazioni reali ne risultano essere la stragrande maggioranza, riduce considerevolmente anche il numero di trasmissioni ed occupazione di canale o banda e quindi , di fatto, ne ottimizza l'uso aumentandone, intrinsecamente, la capacità di controllo sul territorio.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento riguardante un sistema di telelettura e telecontrollo a struttura fissa a stella, punto-punto senza apparati di ripetizione intermedi tra apparati concentratori CZ(7) ed i rispettivi apparati remoti di raccolta dati e controllo; basato su trasmissione radio mediante frequenze libere, strutturato in sessioni a parzializzazione di tempo per offrire una elevata efficienza di utilizzo delle frequenze nella telelettura contatori, condizioni di stato o allarme e controlli per reti di: teleriscaldamento, acqua, gas, irrigazione e monitoraggio ambientale;- composto da strutture di intervalli base IB (1), ciascuno assegnato ad uno specifico apparato concentratore di zona CZ (6)(7), formate da una successione tempi elementari di trasmissioni individuali IE (5} a ciascuno dei quali, ad esclusione dei SINC (4)-( 10) iniziali, può corrispondere uno, e non più di uno, apparato periferico (8);- la sincronizzazione diffusa dai messaggi SINC si avvale del tempo reale di orologio/calendario fornito da dispositivo GPS (Global Positioning System) satellitare facente parte integrante dello stesso apparato concentratore di zona CZ (7) evitando con ciò la possibilità di sovrapposizione di intervalli base tra apparati concentratori diversi che sarebbero causati da derive autonome dei rispettivi orologi;- l'aggregazione di diversi intervalli base IB (1), ciascuno associato ad un proprio concentratore, costituisce il ciclo di base CB (2) di attività di tutti i concentrator (7);- l'insieme di tutti i cicli base CB (2) per la realizzazione della completa raccolta di tutti gli apparati periferici di telelettura dell' impianto (3) costituisce il ciclo complessivo di telelettura CT.
2. 2. Procedimento come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che nello stesso messaggio SINC (4) possono essere aggregati altri parametri o controlli per gli apparati periferici: a) parametri operativi o di controllo, b) parametri di configurazione, c) richieste di ri-trasmissione dati .
3. 3. Procedimento come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di fare riferimento ad una numerazione logica degli apparati periferici strettamente correlata con la strutturazione e sequenzialità del procedimento stesso in: intervalli temporali elementari IE (5), intervalli base IB (1) e cicli base CB (2) nel periodo complessivo di telelettura CT (3).
4. 4. Procedimento come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di prevedere anche per le comunicazioni da/a Centro Operativo Generale {9}, possono avvenire negli stessi periodi IB (1) oppure in intervalli esterni dedicati anch'essi in part-time per le comunicazioni CZ (7)- Centro (9).
5. 5. Procedimento come alla rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto di prevedere anche per le comunicazioni da/a Centro Operativo Generale (9), possono avvenire negli stessi periodi IB (1} oppure in intervalli esterni dedicati anch'essi in part-time per le comunicazioni CZ {7)- Centro (9),