ITUB20159260A1

ITUB20159260A1 - MEASUREMENT AND VERIFICATION SYSTEM OF TRANSMISSION POWER BY UTILITY MEASUREMENT GROUPS

Info

Publication number: ITUB20159260A1
Application number: ITUB2015A009260A
Authority: IT
Inventors: Massimo Cesaro; Giorgio Dragotto
Original assignee: Meterlinq Srl
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-21

Description

SISTEMA DI MISURAZIONE E VERIFICA DELLA POTENZA DI TRASMISSIONE DA PARTE DI GRUPPI DI MISURA DI UTENZE SYSTEM FOR MEASURING AND VERIFYING THE TRANSMISSION POWER BY MEASURING GROUPS OF USERS

La presente invenzione si riferisce genericamente ad un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze e, più in particolare, riguarda un sistema di misurazione e verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura del gas (gas smart meter) operanti sull'interfaccia PM1 alla frequenza di 169 MHz con protocollo wireless MBUS mode N (EN 13757), come prescritto dalla normativa UNI TS 11291. The present invention generically refers to a system for measuring and verifying the transmission power by measuring groups of one or more users and, more particularly, it relates to a system for measuring and verifying the transmission power by gas measurement units (gas smart meters) operating on the PM1 interface at a frequency of 169 MHz with MBUS mode N wireless protocol (EN 13757), as prescribed by the UNI TS 11291 standard.

Il sistema può essere utilizzato anche per i contatori dell'acqua e più in generale in tutte le situazioni in cui sia impiegato il protocollo di comunicazione wireless MBUS in modalità narrowband (N) sulla frequenza di 169 MHz. The system can also be used for water meters and more generally in all situations in which the MBUS wireless communication protocol is used in narrowband (N) mode on the 169 MHz frequency.

Inoltre, è possibile estenderne l'utilizzo anche sulla frequenza di 868 MHz, usando in questo caso il protocollo wireless MBUS in modalità diverse da narrowband (N). Furthermore, its use can also be extended to the 868 MHz frequency, using in this case the MBUS wireless protocol in modes other than narrowband (N).

In particolare, il sistema è utilizzabile efficacemente per verificare la copertura effettiva da parte dei gateways a 169 MHz per il gas smart metering e la raggiungibilità dei gruppi di misura intelligenti. In particular, the system can be used effectively to verify the effective coverage by 169 MHz gateways for smart gas metering and the reachability of intelligent metering groups.

I valori ricavati dalle misurazioni vengono poi utilizzati per aggiornare i modelli predittivi per la pianificazione di refe da parte degli uffici tecnici delle società di distribuzione del gas (soggette a questa attività secondo la delibera AEEG 115/08), gli operatori di telecomunicazione e gli integratori di sistema. The values obtained from the measurements are then used to update the predictive models for the planning of lines by the technical offices of the gas distribution companies (subject to this activity according to AEEG resolution 115/08), telecommunications operators and integrators. system.

Le più recenti delibere 155/08 e 631/13 dell'Autorità per l'Energia Elettrica, il Gas e il Sistema Idrico (AEEGSI) hanno stabilito la necessità di introdurre la tele-lettura o tele-misura e la tele-gestione dei contatori del gas metano delle varie utenze. The most recent resolutions 155/08 and 631/13 of the Authority for Electricity, Gas and the Water System (AEEGSI) established the need to introduce remote reading or remote measurement and remote management of meters of the methane gas of the various users.

Per ottenere questo risultato è necessario installare presso l'utenza un dispositivo di misura del gas, denominato smart meter o contatore intelligente, che è costituito da una prima parte strettamente dedicata alla misura ed alla gestione della fornitura del gas e da una seconda parte dedicata essenzialmente alla comunicazione bidirezionale con un sistema di gestione. L'AEEGSI ha delegato il Comitato Italiano Gas (CIG) alla stesura di una serie di norme tecniche, standardizzate dall'ente normativo italiano (UNI), che definiscono le caratteristiche tecniche, metrologiche e di comunicazione, di tutti gli elementi del sistema di tele-misura e tele-gestione. To obtain this result it is necessary to install a gas measurement device, called smart meter or intelligent meter, at the user, which consists of a first part strictly dedicated to the measurement and management of the gas supply and a second part essentially dedicated to two-way communication with a management system. The AEEGSI has delegated the Italian Gas Committee (CIG) to the drafting of a series of technical standards, standardized by the Italian regulatory body (UNI), which define the technical, metrological and communication characteristics of all the elements of the tele system. - measurement and remote management.

L'insieme di queste norme è raccolto nella normativa UNI TS 11291 che prescrive nel dettaglio l'architettura di sistema e dei singoli componenti ed i protocolli di comunicazione da utilizzare per l'adempimento dei requisiti delle delibere 155/08 e 631/13. The set of these standards is collected in the UNI TS 11291 standard which prescribes in detail the system architecture and the individual components and the communication protocols to be used for the fulfillment of the requirements of resolutions 155/08 and 631/13.

Secondo la normativa vigente, si utilizzano due tipologie di comunicazione tra il contatore intelligente o gruppo di misura ed il sistema di gestione. According to current legislation, two types of communication are used between the smart meter or metering group and the management system.

Una prima tipologia prevede una connessione puntopunto, denominata PP4, tra il contatore intelligente MI e la rete mobile GPRS, nonché una connessione puntopunto, denominata PP3, secondo il protocollo TCP/ IP, tra la rete mobile GPRS ed il sistema di gestione SAC (come mostrato schematicamente nella figura 1 allegata) , ed è utilizzata principalmente per grandi utenze con portate massime di misura superiori a 16 m<3>/h (categoria G10), mentre una seconda tipologia prevede una connessione punto-multipunto tra i contatori intelligenti a diffusione massiva MI, M2, MN (contatori residenziali, categoria G4, con portata massima di 6 m<3>/h) e la rete mobile GPRS, nonché una connessione punto-punto, denominata PP3, secondo il protocollo TCP/ IP, tra la rete mobile GPRS ed il sistema di gestione SAC (come mostrato schematicamente nella figura 2 allegata). A first type provides a point-to-point connection, called PP4, between the smart meter MI and the GPRS mobile network, as well as a point-to-point connection, called PP3, according to the TCP / IP protocol, between the GPRS mobile network and the SAC management system (such as shown schematically in the attached figure 1), and is mainly used for large users with maximum measurement flow rates greater than 16 m <3> / h (category G10), while a second type provides a point-to-multipoint connection between diffusion smart meters MI, M2, MN (residential meters, category G4, with a maximum range of 6 m <3> / h) and the GPRS mobile network, as well as a point-to-point connection, called PP3, according to the TCP / IP protocol, between GPRS mobile network and the SAC management system (as shown schematically in the attached figure 2).

Mentre nel caso dei contatori di categoria G10 1 'infrastruttura di comunicazione punto-punto si basa sull'impiego di un modulo GSM/GPRS installato sul gruppo di misura, nei contatori di categoria G4 la normativa prevede la possibilità di impiego di una interfaccia radio dedicata, denominata PM1 in normativa, che utilizza una frequenza di 169 MHz, di libero impiego in Italia e in Europa. While in the case of the G10 category meters the point-to-point communication infrastructure is based on the use of a GSM / GPRS module installed on the metering unit, in the G4 category meters the regulation provides for the possibility of using a dedicated radio interface. , called PM1 in legislation, which uses a frequency of 169 MHz, free for use in Italy and Europe.

La codifica ed il protocollo di trasporto sull'interfaccia radio PM1 sono mutuati da una preesistente normativa Europea (EN 13757) , mentre il protocollo dati applicativo è derivato da uno standard di mercato per lo smart metering, noto con il nome di DLMS/COSEM, adattato per il mercato italiano dei contatori intelligenti del gas alimentati a batteria. Nell'architettura punto-multipunto {figura 2) proposta dal Comitato Italiano Gas, i contatori o gruppi di misura MI, M2, MN, dotati dell'interfaccia radio PM1, comunicano con un apparato intermedio GW/DCU, detto concentratore o traslatore o gateway, che ha la funzione di raggruppare più contatori MI, M2, MN in una sola entità di trasmissione verso il sistema di gestione SAC. The encoding and the transport protocol on the PM1 radio interface are borrowed from a pre-existing European standard (EN 13757), while the application data protocol is derived from a market standard for smart metering, known as DLMS / COSEM, adapted for the Italian market of battery-powered smart gas meters. In the point-to-multipoint architecture {figure 2) proposed by the Italian Gas Committee, the meters or measurement groups MI, M2, MN, equipped with the radio interface PM1, communicate with an intermediate device GW / DCU, called concentrator or translator or gateway , which has the function of grouping several meters MI, M2, MN in a single transmission entity towards the SAC management system.

La realizzazione di una rete punto-multipunto su interfaccia radio PM1 tra gateway GW/DCU e gruppi di misura MI, M2, MN richiede una fase di progettazione dell'infrastruttura di trasmissione, che serve a determinare l'effettiva copertura rispetto a quella teorica presumibile dai soli dati di targa del sistema di radio-trasmissione. The creation of a point-to-multipoint network on the PM1 radio interface between gateway GW / DCU and measurement groups MI, M2, MN requires a planning phase of the transmission infrastructure, which serves to determine the actual coverage compared to the theoretical presumable one. from the plate data of the radio transmission system only.

Devono infatti essere presi in considerazione alcuni aspetti fisici di realizzazione della rete, che comprendono, fra gli altri, la conformazione topografica della zona da coprire, la presenza o meno di ostacoli alla propagazione, la presenza di interferenza e rumore. In fact, some physical aspects of network construction must be taken into consideration, which include, among others, the topographical conformation of the area to be covered, the presence or absence of obstacles to propagation, the presence of interference and noise.

Normalmente, nella progettazione dei collegamenti radio, sulla base delle caratteristiche dell'area di copertura che si intende realizzare, viene definito un bilancio di collegamento {link budget o LB), che è ottenuto, semplificando, dal bilancio della potenza ricevuta da un ricevitore in funzione della potenza emessa da un trasmettitore, includendo tutti i fattori di guadagno {amplificazione) e dissipazione presenti lungo il canale di comunicazione. Normally, in the design of radio links, on the basis of the characteristics of the coverage area to be created, a link budget (link budget or LB) is defined, which is obtained, simplifying, from the balance of the power received by a receiver in a function of the power emitted by a transmitter, including all the gain (amplification) and dissipation factors present along the communication channel.

Nel caso del collegamento radio tra gruppi di misura MI, M2, MN e gateway GW/DCU, il bilancio può essere definito dalla seguente equazione In the case of the radio link between measuring groups MI, M2, MN and gateway GW / DCU, the balance can be defined by the following equation

p...,,. λ p ... ,,. λ

<r>A 14πΚ\ <r> A 14πΚ \

in cui Prè la potenza in ricezione, Ptla potenza in trasmissione, Gìe G2rappresentano i guadagni d'antenna in trasmissione e ricezione, A è l'attenuazione atmosferica, 4nR<2>l'attenuazione isotropica dello spazio libero e λ è la lunghezza d'onda della sorgente. where Prè the receiving power, Pt the transmitting power, Gì and G2 represent the antenna gains in transmission and reception, A is the atmospheric attenuation, 4nR <2> the isotropic attenuation of the free space and λ is the length of source wave.

Il bilancio scritto in forma logaritmica consente l'espressione delle grandezze in decibel (dB) e in termini di somme e sottrazioni dei termini. The balance written in logarithmic form allows the expression of the quantities in decibels (dB) and in terms of additions and subtractions of the terms.

Nel caso di installazione di reti a 169 MHz, i parametri di trasmittente e ricevente sono definiti dalla norma tecnica UNI 11291-11-4, e questo implica un link budget teorico predefinito, dal momento che non sono possibili variazioni. In the case of installation of 169 MHz networks, the transmitter and receiver parameters are defined by the technical standard UNI 11291-11-4, and this implies a predefined theoretical link budget, since variations are not possible.

Inoltre, il link budget non fornisce informazioni sulla presenza di distorsioni sul segnale ricevuto. Furthermore, the link budget does not provide information on the presence of distortions on the received signal.

Per questi motivi, la progettazione di un collegamento punto-multipunto tra contatori MI, M2, MN e gateway GW/DCU ha bisogno di una serie aggiuntiva di considerazioni per potersi considerare attendibile e, in ogni caso, rimane comunque una valutazione predittiva statistica, che presenta caratteristiche peculiari rispetto ai modelli tradizionali di progettazione di rete radio-mobile. For these reasons, the design of a point-to-multipoint connection between meters MI, M2, MN and gateway GW / DCU needs an additional series of considerations to be able to be considered reliable and, in any case, it remains a statistical predictive evaluation, which it has peculiar characteristics compared to traditional radio-mobile network design models.

Per ottenere una maggiore affidabilità sulla effettiva copertura radio, una volta creato il modello predittivo sarebbe necessario effettuare una serie di misure per confermare la validità della predizione. To obtain greater reliability on the actual radio coverage, once the predictive model has been created, it would be necessary to carry out a series of measurements to confirm the validity of the prediction.

Questa fase diventa particolarmente importante perché nella progettazione delle reti di contatori uno dei parametri più critici è l'ottimizzazione del numero di gateway GW/DCU installati rispetto ai gruppi di misura MI, M2, MN. This phase becomes particularly important because in the design of meter networks one of the most critical parameters is the optimization of the number of GW / DCU gateways installed with respect to the measuring groups MI, M2, MN.

Un elevato fattore di densità è possibile massimizzando la copertura radio del singolo gateway GW/DCU in modo da poter gestire il maggior numero di gruppi di misura in una certa area geografica. A high density factor is possible by maximizing the radio coverage of the single GW / DCU gateway in order to manage the largest number of measurement groups in a certain geographical area.

Considerato anche che la posizione dei gruppi di misura MI, M2, MN è prefissata dalle caratteristiche della rete di distribuzione del gas e che questo impatta anche su fattori importanti ai fini della comunicazione radio, come la posizione dell'antenna del gruppo di misura rispetto a quella del gateway GW/DCU, l'esecuzione di misure attendibili diventa un vantaggio notevole per il progettista e l'installatore dell'infrastruttura radio. Considering also that the position of the measurement groups MI, M2, MN is prefixed by the characteristics of the gas distribution network and that this also impacts on factors important for radio communication, such as the position of the measurement group antenna with respect to that of the GW / DCU gateway, performing reliable measurements becomes a significant advantage for the designer and installer of the radio infrastructure.

In teoria vi sono già strumenti per misurare la potenza del segnale radio, come per esempio bolometri e analizzatori di spettro. In theory, there are already tools for measuring radio signal strength, such as bolometers and spectrum analyzers.

Questi strumenti però presentano alcune limitazioni che ne impediscono un uso pratico per misure di verifica della copertura radio a 169 MHz. However, these instruments have some limitations that prevent them from being used in practice for measurements to verify radio coverage at 169 MHz.

Infatti, i bolometri sono strumenti che normalmente non operano "in aria" e quelli accoppiati ad antenne di solito si trovano in array di strumenti utilizzati in applicazioni molto specialistiche, mentre l'uso dell'analizzatore di spettro, pur essendo in linea di principio il metodo preferibile, ha delle limitazioni legate al fatto che le misure devono essere fatte simulando il più possibile la condizione reale e, quindi, la presenza di un segnale impulsivo di bassa intensità può essere difficile da rilevare correttamente e richiede apparecchiature costose e delicate. In fact, bolometers are instruments that normally do not operate "in the air" and those coupled to antennas are usually found in arrays of instruments used in very specialized applications, while the use of the spectrum analyzer, although in principle the preferable method, has limitations related to the fact that the measurements must be made simulating the real condition as much as possible and, therefore, the presence of a low intensity pulse signal can be difficult to detect correctly and requires expensive and delicate equipment.

A complicare ulteriormente le attività di misurazione si ha il fatto che queste devono essere correttamente geo-localizzate per poter essere utilizzate a scopo di verifica. To further complicate the measurement activities, they must be correctly geo-localized in order to be used for verification purposes.

Ad ogni lettura di potenza è necessario, infatti, determinare con precisione la posizione geografica dell'antenna per poi poter mettere in rapporto la misura con il modello predittivo. In fact, at each power reading it is necessary to accurately determine the geographical position of the antenna in order to then be able to relate the measurement to the predictive model.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di ovviare agli inconvenienti dell'arte nota sopra menzionati e, in particolare, quello di realizzare un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, che determini l'effettiva copertura radio {rispetto a quella teorica presumibile dai soli dati di targa del sistema radio) da parte dei gateways a 169 MHz per i servizi di telemetria e tele-gestione delle utenze {in particolare, delle utenze del gas) e la raggiungibilità dei gruppi di misura impiegati {contatori intelligenti). The aim of the present invention is therefore to obviate the drawbacks of the known art mentioned above and, in particular, to provide a system for measuring and verifying the transmission power by measuring units of one or more users, which determines the actual radio coverage (compared to the theoretical one presumed only from the radio system plate data) by the 169 MHz gateways for telemetry and remote management services of utilities (in particular, gas utilities) and the reachability of the measurement groups used (smart meters).

Altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, che consenta, in tal modo, di effettuare una progettazione estremamente affidabile di un collegamento punto-multipunto tra contatori e gateway. Altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, che permetta di ottimizzare il numero di gateways installati rispetto ai gruppi di misura, che risulti estremamente affidabile e sicuro e che abbia ridotti costi operativi, rispetto all'arte nota. Another purpose of the invention is to provide a system for measuring and verifying the transmission power by measuring groups of one or more users, which thus allows an extremely reliable design of a point connection to be carried out. -multipoint between counters and gateways. Another purpose of the invention is to provide a system for measuring and verifying the transmission power by measurement groups of one or more users, which allows to optimize the number of gateways installed with respect to the measurement groups, which is extremely reliable and safe and that has reduced operating costs, compared to the known art.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, che sia in grado di massimizzare la copertura radio del singolo gateway, in modo da poter gestire il maggior numero di gruppi di misura in una certa area geografica. A further object of the present invention is to provide a system for measuring and verifying the transmission power by measurement groups of one or more users, which is able to maximize the radio coverage of the single gateway, so as to be able to manage the largest number of measurement groups in a certain geographical area.

Questi ed altri scopi, che potranno essere valutati meglio nel corso della trattazione, sono raggiunti da un sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, secondo la rivendicazione 1 allegata; altre caratteristiche tecniche di dettaglio del sistema oggetto dell'invenzione sono contenute nelle relative rivendicazioni dipendenti, These and other purposes, which can be better evaluated in the course of the discussion, are achieved by a system for measuring and verifying the transmission power by measurement groups of one or more users, according to the attached claim 1; other detailed technical characteristics of the system object of the invention are contained in the related dependent claims,

In modo vantaggioso, il sistema di misurazione e verifica della potenza di trasmissione dei gruppi di misura, in particolare per le utenze del gas {gas smart meter), che è oggetto della presente invenzione, denominato "MeterProbe", è concepito per gruppi di misura per il gas operanti sull'interfaccia PM1 alla frequenza di 169 MHz con protocollo wireless MBUS mode N {EN 13757), come prescritto dalla normativa UNI TS 11291, e può essere utilizzato per verificare la copertura effettiva da parte dei gateways a 169 MHz per il gas smart metering e la raggiungibilità dei gruppi di misura intelligenti. Advantageously, the system for measuring and verifying the transmission power of the metering units, in particular for gas users (gas smart meter), which is the subject of the present invention, called "MeterProbe", is conceived for metering units for gas operating on the PM1 interface at a frequency of 169 MHz with MBUS mode N (EN 13757) wireless protocol, as prescribed by the UNI TS 11291 standard, and can be used to verify the effective coverage by 169 MHz gateways for the smart gas metering and the reachability of smart metering groups.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione che segue, relativa ad una preferita forma esecutiva del sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, che è oggetto della presente invenzione, fornita a titolo indicativo ed illustrativo, ma non limitativo, e con l'ausilio delle allegate tavole di disegno, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become more apparent from the following description, relating to a preferred embodiment of the system for measuring and verifying the transmission power by metering units of one or more users, which is the object of the present invention , provided for information, but not limited to, and with the aid of the attached drawing tables, in which:

- la figura 1 mostra uno schema a blocchi di un sistema di misurazione e trasmissione a distanza dei dati di una o più utenze, realizzato con una connessione punto-punto tra il gruppo di misura {in particolare, un contatore intelligente di gas metano) ed il sistema di gestione della misurazione effettuata, secondo la tecnica nota; - la figura 2 mostra uno schema a blocchi di un sistema di misurazione e trasmissione a distanza dei dati di una o più utenze, realizzato con una connessione punto-multipunto tra il gruppo di misura {in particolare, un contatore intelligente di gas metano) ed il sistema di gestione della misurazione effettuata, secondo la tecnica nota; - la figura 3 mostra uno schema a blocchi del sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, secondo la presente invenzione , - figure 1 shows a block diagram of a remote measurement and data transmission system of one or more users, made with a point-to-point connection between the metering unit (in particular, an intelligent methane gas meter) and the management system of the measurement carried out, according to the known art; - figure 2 shows a block diagram of a remote measurement and transmission system of the data of one or more users, made with a point-to-multipoint connection between the metering unit (in particular, an intelligent methane gas meter) and the management system of the measurement carried out, according to the known art; - figure 3 shows a block diagram of the system for measuring and verifying the transmission power by measuring groups of one or more users, according to the present invention,

Con riferimento alle figure allegate, il sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, in particolare per la tele-lettura e la tele-gestione dei contatori del gas, denominato "MeterProbe" secondo la presente invenzione, è costituito sostanzialmente da due elementi: With reference to the attached figures, the system for measuring and verifying the transmission power by metering groups of one or more users, in particular for the remote reading and remote management of gas meters, called "MeterProbe "according to the present invention, it basically consists of two elements:

1) un simulatore di gateway (GateSim) a norma UNI TS 11231, alimentato a batterie ricaricabili ed interfacciabile ad un personal computer per la configurazione e lo scaricamento delle campagne di misura {un GateSim può gestire fino a quattro "MeterProbe" simultaneamente nella stessa campagna di misure; inoltre, il simulatore di gateway è ottenuto personalizzando il firmware presente nel dispositivo oggetto della domanda di brevetto n. VI2014A000310, a nome della stessa Richiedente, a cui si rimanda per ulteriori caratteristiche tecniche); 1) a gateway simulator (GateSim) according to UNI TS 11231, powered by rechargeable batteries and interfaced with a personal computer for the configuration and download of measurement campaigns {a GateSim can manage up to four "MeterProbes" simultaneously in the same campaign of measures; moreover, the gateway simulator is obtained by customizing the firmware present in the device object of the patent application n. VI2014A000310, in the name of the same Applicant, to which reference should be made for further technical characteristics);

2) una sonda radio con funzioni di simulazione di gas smart meter, alimentata a batterie ricaricabili e dotata di una capacità di logging di 1024 punti per campagna di misura {il tipo di misura effettuato dal sistema “MeterProbe" è quello dello RSSI (“Received Signal Strength Indicator") geolocalizzato). 2) a radio probe with smart meter gas simulation functions, powered by rechargeable batteries and equipped with a logging capacity of 1024 points per measurement campaign {the type of measurement carried out by the "MeterProbe" system is that of the RSSI ("Received Signal Strength Indicator ") geolocated).

Con particolare riferimento al diagramma a blocchi della figura 3 in allegato, il sistema di misurazione e verifica “MeterProbe", oggetto della presente invenzione, include sostanzialmente: With particular reference to the block diagram of figure 3 in the annex, the "MeterProbe" measurement and verification system, object of the present invention, substantially includes:

- un microcontrollore A a 32 bit, di tipo ST32F4XX (della ST Microelectronics), che contiene tutto il firmware (software) per la gestione delle interfacce radio e per l'esecuzione delle applicazioni “MeterProbe" (tale microcontrollore A consente alla sonda di memorizzare e gestire fino a 2048 misure per campagna di misura); - a 32-bit microcontroller A, type ST32F4XX (by ST Microelectronics), which contains all the firmware (software) for managing the radio interfaces and for running the "MeterProbe" applications (this microcontroller A allows the probe to memorize and manage up to 2048 measurements per measurement campaign);

- una interfaccia radio B a 169 MHz, costituita da un modulo di comunicazione sub-giga Hertz basato su transceiver radio SPIRITI di ST Microelectronics, per 1'implementazione dell'interfaccia di comunicazione PM1 come definita dalla normativa italiana UNI TS 11291-11-4 per lo smart metering del gas; - a 169 MHz B radio interface, consisting of a sub-giga Hertz communication module based on ST Microelectronics SPIRITI radio transceiver, for the implementation of the PM1 communication interface as defined by the Italian standard UNI TS 11291-11-4 for gas smart metering;

- una antenna 0, che è utilizzata per l'interfaccia radio B a 169 MHz (si tratta di un'antenna accordata sulle frequenze di impiego previste dalle normative europee EN 13757-3 e EN 13757-4 ed utilizzate dallo standard italiano per lo smart metering del gas metano; in particolare, l'antenna utilizzata è accordata precisamente sulle caratteristiche costruttive meccaniche della sonda del sistema “MeterProbe"; - an antenna 0, which is used for the radio interface B at 169 MHz (it is an antenna tuned to the operating frequencies provided for by the European standards EN 13757-3 and EN 13757-4 and used by the Italian standard for smart metering of methane gas; in particular, the antenna used is precisely tuned to the mechanical construction characteristics of the probe of the "MeterProbe" system;

un amplificatore di potenza D, utilizzato per amplificare il segnale in trasmissione sull'interfaccia radio B a 169 MHz; a power amplifier D, used to amplify the signal transmitted on the radio interface B at 169 MHz;

- un ricevitore GPS E, utilizzato per il rilevamento delle coordinate geografiche durante le campagne di misura; - a GPS E receiver, used for the detection of geographic coordinates during measurement campaigns;

- una antenna esterna GPS F, utilizzata dal ricevitore GPS E per l'acquisizione del segnale satellitare; - an external GPS antenna F, used by the GPS receiver E for acquiring the satellite signal;

uno stadio di alimentazione G, che permette di alimentare il sistema "MeterProbe", per mezzo di una batteria ricaricabile oppure tramite un collegamento diretto ad un alimentatore-trasformatore dalla tensione di 220 Volt AC a 12 Volt CC; a power supply stage G, which allows to power the "MeterProbe" system, by means of a rechargeable battery or by means of a direct connection to a power supply-transformer from 220 Volt AC to 12 Volt DC;

- una scheda di memorizzazione (Storage) H, basata su una scheda SD da 4 a 32 GB, a seconda della configurazione (la scheda SD viene utilizzata come memoria di massa per conservare tutti i dati relativi alle campagne di misura già effettuate e come registro storico per ripristinare sessioni di misura non terminate); - a storage card (Storage) H, based on an SD card from 4 to 32 GB, depending on the configuration (the SD card is used as a mass memory to store all the data relating to the measurement campaigns already carried out and as a log history to restore unfinished measurement sessions);

una interfaccia USB I, costituita da una porta seriale a standard USB, normalmente utilizzata per le operazioni di collegamento del sistema “MeterProbe"<'>ad un personal computer, dotato di tastiera J e display K, per il trasferimento dei dati relativi alle campagne di misura e per la ricezione di parametri di configurazione delle campagna di misura da parte del software applicativo di controllo. a USB I interface, consisting of a standard USB serial port, normally used for connection operations of the "MeterProbe" <'> system to a personal computer, equipped with keyboard J and display K, for the transfer of data relating to campaigns and for the reception of configuration parameters of the measurement campaign by the control application software.

Il funzionamento del sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, in particolare per la tele-lettura e la tele-gestione dei contatori del gas, che è oggetto della presente invenzione, è sostanzialmente il seguente. The operation of the system for measuring and verifying the transmission power by metering groups of one or more users, in particular for the remote reading and remote management of gas meters, which is the object of the present invention, is basically the following.

In particolare, la sonda radio effettua misure di RSSI {Received Signal Strength Indicator). In particular, the radio probe carries out RSSI (Received Signal Strength Indicator) measurements.

Questo valore è una misura della potenza RF in ingresso all'interfaccia radio B ed il valore di RSSI è determinato dalle impostazioni di guadagno nella catena rice-trasmittente e dalla misura del livello di segnale nel canale di rice-trasmissione. This value is a measure of the RF power input to the radio interface B and the RSSI value is determined by the gain settings in the transceiver chain and by the measure of the signal level in the transceiver channel.

Una volta determinato il valore di RSSI in unità adimensionali, questo viene convertito in unità ingegneristiche dBm direttamente da algoritmi residenti nell'interfaccia radio B per un più facile utilizzo e per una più immediata e semplice comparazione. Once the RSSI value in dimensionless units has been determined, this is converted into dBm engineering units directly by algorithms resident in the radio interface B for easier use and for a more immediate and simple comparison.

Le misure rilevate dalla sonda possono essere effettuate su qualsiasi canale riservato per lo smart metering del gas previsto dalla normativa UNI 11291 e l'operatore ha la possibilità di configurare il controllo del canale di rice-trasmissione a 169 MHz sulla base della prevista configurazione di rete. The measurements detected by the probe can be carried out on any channel reserved for gas smart metering envisaged by the UNI 11291 standard and the operator has the possibility to configure the control of the 169 MHz receive-transmission channel on the basis of the expected network configuration. .

Variando alcuni parametri di configurazione della sonda è anche possibile effettuare misure a potenze diverse, simulando quindi differenti tipologie di antenne e guadagni d'antenna. By varying some configuration parameters of the probe it is also possible to carry out measurements at different powers, thus simulating different types of antennas and antenna gains.

Per effettuare una campagna di misurazione con il sistema secondo la presente invenzione è sufficiente identificare uno o più siti candidati alla installazione del gateway/concentratore GW/DCU. To carry out a measurement campaign with the system according to the present invention, it is sufficient to identify one or more candidate sites for the installation of the gateway / concentrator GW / DCU.

Sul sito prescelto viene posizionato il modulo di simulazione GateSim, che può essere configurato, tramite un semplice applicativo per PC o tablet, per la campagna di misure su uno o più canali specifici del protocollo wMBUS mode N, e per una durata variabile da 1 a 8 ore. Una volta predisposta la campagna di misure, l'operatore può posizionarsi nei punti in cui sono installati o andranno installati gli smart meters (contatori intelligenti MI, M2, MN) ed effettuare delle misure della RSSI in dBm. The GateSim simulation module is positioned on the selected site, which can be configured, through a simple PC or tablet application, for the measurement campaign on one or more specific channels of the wMBUS mode N protocol, and for a duration ranging from 1 to Eight hours. Once the measurement campaign has been prepared, the operator can position himself in the points where the smart meters (smart meters MI, M2, MN) are installed or will be installed and carry out measurements of the RSSI in dBm.

Le misure effettuate sono trasmissioni e ricezioni che utilizzano il protocollo wMBUS per il trasferimento di payload formattati secondo le specifiche della normativa UNI TS 11291, replicando fedelmente il comportamento di uno smart meter per il gas. The measurements carried out are transmissions and receptions that use the wMBUS protocol for the transfer of payloads formatted according to the specifications of the UNI TS 11291 standard, faithfully replicating the behavior of a smart gas meter.

Tutte le misure vengono raccolte sia dal GateSim che memorizzate nella scheda di memorizzazione H, insieme con le coordinate GPS rilevate tramite il ricevitore E e l'antenna F, e con l'orario effettivo di misura. All the measurements are collected both by the GateSim and stored in the memory card H, together with the GPS coordinates detected by the receiver E and the antenna F, and with the actual measurement time.

Al termine della campagna di misurazione viene preparato un report contenente la configurazione della campagna di misura di tutti i valori rilevati, in valore tabulare, rispetto alle coordinate. At the end of the measurement campaign, a report is prepared containing the configuration of the measurement campaign of all the values measured, in tabular value, with respect to the coordinates.

Tramite un modulo opzionale è possibile preparare una mappa di copertura effettiva utilizzando mappe da sistemi GIS (per esempio, Google Earth). Through an optional module it is possible to prepare an actual coverage map using maps from GIS systems (for example, Google Earth).

Inoltre, tramite il sistema secondo l'invenzione, è possibile effettuare una stima approssimativa del rumore di fondo, che ha un impatto negativo sulla effettiva copertura della rete a 169 MHz e, di conseguenza, sulle operazioni di pianificazione e previsione. Furthermore, by means of the system according to the invention, it is possible to make an approximate estimate of the background noise, which has a negative impact on the effective coverage of the 169 MHz network and, consequently, on the planning and forecasting operations.

Infatti, la presenza di rumore di fondo ha un impatto negativo sul link budget disponibile e determina una variazione rispetto alle valutazioni teoriche sulla copertura radio. In fact, the presence of background noise has a negative impact on the available link budget and determines a variation with respect to the theoretical assessments on radio coverage.

Sfruttando una caratteristica dell'interfaccia radio B, in modo RX (ricezione) il valore di RSSI può essere letto in modo continuo dal registro di stato RSSI fino a quando il demodulatore riconosce una sync word. By exploiting a characteristic of the radio interface B, in RX (reception) mode the RSSI value can be read continuously from the RSSI status register until the demodulator recognizes a sync word.

A questo punto il valore di RSSI è bloccato fino a quando il transceiver dell'interfaccia B rientra nella modalità RX (ricezione). At this point the RSSI value is locked until the B interface transceiver re-enters RX (receive) mode.

Disabilitando il riconoscimento della sync word, il registro RSSI viene aggiornato continuamente ed effettuando opportuni calcoli è possibile determinare in modo approssimato il valore di RSSI “a vuoto", che corrisponde al valore del rumore di fondo. By disabling the recognition of the sync word, the RSSI register is continuously updated and by carrying out appropriate calculations it is possible to approximate the value of RSSI "at no load", which corresponds to the value of the background noise.

Come rilevato in precedenza, quindi, il sistema di misurazione e verifica secondo la presente invenzione, rispetto ad uno strumento di misura generico per la misura della potenza RF, presenta una unicità che lo rende particolarmente adatto per le applicazioni di pianificazione e verifica delle reti radio a 169 MHz per il gas smart metering. Il firmware di bordo contiene, fra gli altri componenti, un modulo che simula lo smart meter, sia dal punto di vista radio che dal punto di vista applicativo. As noted above, therefore, the measurement and verification system according to the present invention, compared to a generic measuring instrument for measuring RF power, has a uniqueness that makes it particularly suitable for planning and verification applications of radio networks. at 169 MHz for smart gas metering. The on-board firmware contains, among other components, a module that simulates the smart meter, both from the radio point of view and from the application point of view.

Per quanto riguarda l'aspetto radio, il sistema implementa uno stack wMBUS come prescritto dalla normativa UNI TS 11291 e si presenta al gateway come un contatore virtuale, per cui viene affiliato dal gateway e può quindi colloquiare a livello radio catturando tutte le trame a basso livello sulla memoria locale per una successiva analisi. As far as the radio aspect is concerned, the system implements a wMBUS stack as prescribed by the UNI TS 11291 standard and presents itself to the gateway as a virtual counter, therefore it is affiliated with the gateway and can therefore communicate at the radio level, capturing all low-level frames. level on local memory for later analysis.

In caso di errori di protocollo radio, il display di K del sistema è in grado di indicare all'operatore il tipo di problema riscontrato. In case of radio protocol errors, the system K display is able to indicate to the operator the type of problem encountered.

Per quanto riguarda l'aspetto applicativo, il sistema oggetto dell'invenzione consente di effettuare delle misure precise replicando il colloquio di un contatore fisico, in termini di impulsività e durata dei messaggi scambiati con il gateway, potendo quindi valutare il comportamento del collegamento radio, in quanto trasmette e riceve trame applicative realistiche. As regards the application aspect, the system object of the invention allows to carry out precise measurements by replicating the conversation of a physical meter, in terms of impulsiveness and duration of the messages exchanged with the gateway, thus being able to evaluate the behavior of the radio link, as it transmits and receives realistic application textures.

Inoltre, con il sistema descritto è possibile ricevere e lavorare con trame cifrate, come richiesto dalla normativa, e preparare scenari tipici di lavoro con smart meter gas, come per esempio la sincronizzazione dell'orologio del gruppo di misura, oppure la ricezione di notifiche di lettura, fino a simulare un aggiornamento firmware "in aria" del gruppo di misura. Sebbene il sistema in oggetto sia in grado di interoperare con qualsiasi gateway compatibile con la normativa UNI 11291, l'integrazione con il simulatore GateSim consente di realizzare scenari applicativi reali. Furthermore, with the system described it is possible to receive and work with encrypted frames, as required by the legislation, and to prepare typical scenarios of work with smart gas meters, such as for example the synchronization of the metering unit clock, or the receipt of notifications of reading, to simulate a firmware update "in the air" of the measurement group. Although the system in question is able to interoperate with any gateway compatible with the UNI 11291 standard, the integration with the GateSim simulator allows real application scenarios to be created.

Il simulatore GateSim è di fatto il front-end radio di un gateway a norma, il cui comportamento però è programmabile in modo tale da poter funzionare anche in assenza di un sistema di gestione centralizzato dei contatori (SAC). The GateSim simulator is in fact the radio front-end of a standard gateway, whose behavior, however, is programmable in such a way that it can work even in the absence of a centralized meter management system (SAC).

Anche il simulatore GateSim infatti raccoglie e memorizza tutte le trame scambiate con la sonda per una analisi offline delle misure. In fact, the GateSim simulator also collects and stores all the frames exchanged with the probe for an offline analysis of the measurements.

E' quindi possibile ricostruire con un sistema esterno tutti gli scambi effettuati dai dispositivi, completi di tempistiche precise al millisecondo per verificare tutti gli aspetti critici del collegamento radio tra contatore e gateway. Inoltre, gli scenari applicativi possono essere programmati tramite un applicativo su personal computer che viene usato, tra le altre cose, per definire le sequenze di messaggi e la durata delle campagne di misura. It is therefore possible to reconstruct all the exchanges made by the devices with an external system, complete with precise times to the millisecond to verify all the critical aspects of the radio connection between the meter and the gateway. Furthermore, the application scenarios can be programmed through an application on a personal computer which is used, among other things, to define the sequences of messages and the duration of the measurement campaigns.

L'inclusione nel sistema dell'invenzione del ricevitore GPS E consente, poi, di memorizzare le coordinate geografiche di ogni rilevamento. The inclusion of the GPS receiver E in the system of the invention then makes it possible to memorize the geographic coordinates of each survey.

Quindi, tutte le misure possono essere valorizzate e riportate su un sistema di informazione geografico o su un sistema software di progettazione radio per raffinare ulteriormente le stime prodotte. Therefore, all the measurements can be valued and reported on a geographic information system or on a radio design software system to further refine the estimates produced.

Per ogni campagna di misura è possibile definire un'area di significatività o un'area minima di misurazioni e questo è possibile programmando in anticipo le coordinate della zona di interesse e il numero delle misure richieste. For each measurement campaign it is possible to define an area of significance or a minimum area of measurements and this is possible by programming in advance the coordinates of the area of interest and the number of measurements required.

Tramite il sistema in questione è possibile quindi: definire punti specifici di interesse nei quali effettuare la misurazione; Through the system in question it is therefore possible: to define specific points of interest in which to carry out the measurement;

visualizzare sul display K il numero di misure rimanenti per completare una campagna di misure; view the number of remaining measurements on display K to complete a measurement campaign;

- avvertire l'operatore nel caso vengano effettuate misure all'esterno dell'area di interesse. - warn the operator if measurements are taken outside the area of interest.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche tecniche del sistema per la misurazione e la verifica della potenza di trasmissione da parte di gruppi di misura di una o più utenze, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i relativi vantaggi, From the description made, the technical characteristics of the system for measuring and verifying the transmission power by measuring groups of one or more users, according to the present invention, are clear, as are the relative advantages,

E' chiaro, infine, che numerose altre varianti potranno essere apportate al sistema di misurazione e verifica in questione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva qui espressa, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi, in base alle esigenze, e sostituiti con altri tecnicamente equivalenti. Finally, it is clear that numerous other variations may be made to the measurement and verification system in question, without thereby departing from the principles of novelty inherent in the inventive idea expressed here, just as it is clear that, in the practical implementation of the invention , the materials, the shapes and the dimensions of the illustrated details may be any according to the requirements and replaced with other technically equivalent ones.

Claims

CLAIMS 1. System for measuring and verifying the transmission power by metering groups of one or more users, in particular by metering groups (MI, M2, MN) of one or more gas users operating on the interface PM1 communication for gas smart metering at a frequency of 169 MHz with MBUS mode N wireless protocol, characterized by the fact of including a gateway simulator, powered and interfaced with a personal computer to perform a series of geolocalized RSSI type measurements, and a radio probe, with simulation functions of an intelligent meter of at least one user, powered and equipped with a storage capacity for said measurements.

2. Measurement and verification system as per claim 1, characterized by the fact that said system is applied to measurement groups or smart meters (MI, M2, MN) operating on the PM1 communication interface at a frequency of 169 MHz with wireless protocol MBUS mode N.

3. Measurement and verification system as in claim 1, characterized in that said system is applied to measurement groups or smart meters (MI, M2, MN) operating at a frequency of 868 MHz with MBUS wireless protocol.

4. Measurement and verification system as per claim 1, characterized in that said system is applied to metering groups or smart meters (MI, M2, MN) of one or more gas users operating on the PM1 communication interface for gas smart metering at a frequency of 169 MHz with MBUS mode N wireless protocol.

5. Measurement and verification system as per claim 2, characterized in that said gateway simulator includes a microcontroller (A), which contains a management software, adapted to allow said radio probe to memorize and manage a series of measurements for each measurement campaign, a 169 MHz radio interface (B), consisting of a radio communication module for the implementation of said PM1 communication interface for gas smart metering, an internal antenna (C), used for said interface radio {B) at 169 MHz and tuned to the mechanical construction characteristics of said radio probe, a power amplifier (D), used to amplify the transmission signal on said radio interface (B) at 169 MHz, a GPS receiver (E) , used for the detection of geographic coordinates during measurements, an external GPS antenna (F), used by said GPS receiver (E) for the acquisition of a satellite signal, a power supply stage (G), which allows the system to be powered by means of a rechargeable battery or through a direct connection to a transformer power supply, a storage card (H), used as a mass memory to store the data relating to the measurements carried out and as a historical register, a USB interface (I), used for the operations of connecting the system to said personal computer for data transfer and for the reception of measurement configuration parameters from the management software.

6. Measurement and verification system as per claim 5, characterized in that said RSSI measurements made are indicative of a measurement of the RF power input to said radio interface (B) and an RSSI value is determined by the gain settings of reception-transmission and measurement of the signal level in the transceiver channel.

7. Measurement and verification system as per claims 5 or 6, characterized by the fact that said RSSI measurements are made up of transmissions and receptions that use the wMBUS protocol for the transfer of formatted payloads, which replicate the behavior of a smart meter for gas, said measurements being collected both by said gateway simulator and by said storage card (H), together with the GPS coordinates detected by said receiver (E) and said external GPS antenna (F), and with the time of measure.

8. Measurement and verification system as per at least one of the preceding claims, characterized in that said system provides for the realization of an effective coverage map using maps from GIS systems.

9. Measurement and verification system as per at least one of claims 5 to 8, characterized in that said radio interface (B) allows to read, in reception, said RSSI value continuously until a sync word is recognized and therefore said RSSI value is blocked until said radio interface (B) re-enters a reception mode, said sync word recognition phase being disabled so that the RSSI register is continuously updated in order to determine an approximate RSSI value no-load, which corresponds to a background noise value.

10. Measurement and verification system as per at least one of claims 5 to 9, characterized by the fact that said GPS receiver (E) allows the geographic coordinates of each measurement to be stored, so that all measurements can be evaluated and reported on a geographic information system or on a radio design software system to refine the estimates produced.