MXPA03007631A - Sistema modular integral para la administracion de multiples abonados a una linea de servicio, con elementos de medicion, registro y enlace inalambrico para su acceso. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un sistema integral para la conexion/desconexion de multiples abonados a una linea principal de alimentacion de un servicio tal como energia electrica, servicio telefonico, television por cable, etc., compuesto por un conjunto de modulos que incorporan medios que permiten la medicion del consumo, su registro en elementos de memoria, y elementos de enlace inalambrico por ejemplo del tipo de radiofrecuencia y del tipo de linea de potencia, que permite la operacion del conjunto a distancia sin necesidad de cableado adicional, asi como la utilizacion del prepago de servicios mediante tarjetas.

Description

SISTEMA MODULAR INTEGRAL PARA LA ADMINISTRACIÓN DE MÚLTIPLES ABONADOS A UNA LINEA DE SERVICIO, CON ELEMENTOS DE MEDICIÓN, REGISTRO Y ENLACE INALÁMBRICO PARA SU ACCESO .

CAMPO TECNICO La presente invención se relaciona con sistemas integrales para la conexión/desconexión de múltiples abonados a una linea principal de alimentación de un servicio tal como energía eléctrica, servicio telefónico, televisión por cable, etc., y en especial, se refiere a un conjunto de módulos que incorporan medios que permiten la medición del consumo, su registro en elementos de memoria, y elementos de enlace inalámbrico por ejemplo del tipo de radiofrecuencia, que permite la operación del conjunto a distancia.

ANTECEDENTES Los dispositivos para la medición de formas diversas del suministro de un servicio por cable son bien conocidos; entre los más frecuentemente empleados se encuentran los medidores de consumo eléctrico, los cuales pueden ser de tres tipos generales: medidores electromecánicos (donde la salida generalmente es un disco rotatorio) , medidores basados en componentes puramente electrónicos (sin el empleo de partes rotativas) e híbridos mecánico-electrónicos .

Con frecuencia, los medidores de los tipos antes mencionados eran empleados individualmente para registrar el consumo de un abonado a una linea de servicio, siendo necesario que un empleado de la compañía proveedora del servicio reportara de manera manual el consumo registrado por el dispositivo medidor después de una inspección visual de dicho dispositivo situado en la proximidad, o bien dentro de las instalaciones del consumidor. La labor del empleado encargado del reporte de consumo se encontraba limitada en muchas ocasiones, cuando el abonado o consumidor no se encontraba disponible para permitir el acceso a dicho dispositivo.

En fechas recientes, los medidores de servicio por cable que incorporan componentes electrónicos han ganado una considerable aceptación en el medio debido a su conflabilidad y amplitud de rangos de operación.

Otra parte importante en la distribución de servicios, es la conexión del abonado a la linea principal de servicio, lo cual se logra con otro grupo de dispositivos. Tales dispositivos por lo general consisten de una serie de interruptores eléctricos operados manualmente por un empleado de la empresa que ofrece el servicio; los elementos de interrupción se contienen en un receptáculo y se localizan de manera próxima a las lineas de alimentación, usualmente postes para la acometida aérea.

Algunos de los desarrollos más recientes para el monitoreo y medición del consumo en lineas eléctricas, telefónicas y similares, se describen en los documentos que se citan a continuación: La patente US 4,106,095 (Yarbrough, 1978) describe un medidor que por medio de un convertidor analógico-digital incluso calcula el costo estimado de la electricidad que pasa por un conductor; US 4,904,995 (Bonner, 1990) describe el empleo de un transpondedor para la transmisión de datos, en especial acerca de la energía usada por un consumidor, a través de líneas de transmisión propias; esta misma idea aparece en la patente US 5,136,514 (Laumann, 1992) que describe un arreglo para un tarifador-medidor de electricidad con una interfaz bidireccional para la transmisión de datos, con un sistema de protección de la transmisión contra posibles alteraciones no intencionales o defectos de software .

En la patente US 5,153,837 (Shaffer, 1992) se describe un sistema programado permanentemente en el modo de solo lectura con el propósito de monitorear entradas de una multiplicidad de sensores, realizar cálculos sobre el consumo, responder a comandos externos y monitorear el desempeño de sus periféricos; la información se almacena de manera que esté disponible para su acceso por un sensor de datos individual o para la producción de una copia "dura" en una base periódica.

Una de las patentes que más llaman la atención es la US 6,226,600 (Rodenberg III, 2001), que describe un medidor de energía eléctrica que emplea un procesador que tiene una memoria asociada para recibir señales analógicas de entrada de voltaje y corriente y para procesar dichas señales para generar datos representativos de mediciones eléctricas e información relacionada. Una memoria no volátil es acoplada al procesador para almacenar constantes de calibración y energía y fórmulas asociadas con diversas formas de medición.

Además de las patentes americanas citas previamente, se pueden incluir en el arte previo, las solicitudes internacionales: WO 98/54583 (Jones, 1999) para un medidor que puede acoplarse a un circuito para medir el consumo de energía que hace un abonado, WO 99/58987 (Tak, 1999) para un medidor de energía que incorpora un módem para la transmisión de datos entre el oferente del servicio y el consumidor, con una memoria para el almacenamiento no volátil de datos; este dispositivo efectúa cálculos de consumo para descontarlos de un valor predefinido, emite reportes, permite el ahorro de energía eléctrica, reduce el consumo excesivo y maximiza el beneficio económico al proveedor, empleando una tarjeta para abonar crédito al consumidor (un sistema de prepago) . La solicitud O 01/79872 (Hill, 2001) describe un modulo de medición y registro de consume de electricidad que tiene a su vez un módulo para la transmisión de datos, ambos módulos localizados preferentemente en postes de transmisión.

Respecto a la transmisión de datos via radiofrecuencia y la validación de información transmitida la patente US 6,219, 655 (Schleich, 2001) nos muestra algo de lo más reciente, así como la solicitud US 2001/0051933 (Rowley, 2001) que incluye en su descripción a un sistema de prepago de servicios mediante el empleo de redes de transmisión alámbricas o inalámbricas.

Uno de los problemas que se encuentran en el arte, ha sido la falta de un dispositivo que agrupe todas las posibilidades de medición, control, transmisión y operación remota, en un solo sistema integral, de manera que se optimicen las operaciones vinculadas con la oferta del servicio sin crear molestias al abonado por visitas de mantenimiento por personal del oferente del servicio, resultando en beneficios para el proveedor, el abonado y eventualmente a la economía local.

OBJETIVOS DE LA INVENCION Es un objeto de la presente invención el proveer de un sistema modular integral para la administración de la proveeduría de un servicio por cable a múltiples abonados de una linea de alimentación.

Es otro objeto de la invención, que el sistema modular integral provea medios para realizar la medición del consumo del servicio.

Otro objeto de la presente invención es que el sistema modular integral también provea medios de almacenamiento en memoria de la información sobre consumo de cada uno de los abonados servidos.

Es otro objeto de la presente invención, que el sistema modular integral de la invención provea medios para la comunicación remota a fin de transmitir la información en su memoria a un dispositivo de lectura remota operado por un abonado y/o un "lecturista" empleado del proveedor.

Es aún otro objeto de la presente invención, que el sistema modular integral provea medios de protección a la información almacenada y al propio sistema en su totalidad, contra sobrecargas en la linea de alimentación eléctrica asi como protección por descarga a tierra.

Un objeto más de la invención es proveer de medios de detección de intentos de violación de los módulos del sistema .

Un objeto más de la invención es proveer de medios de detección de robos o pérdidas de señal (electricidad, energía eléctrica, señal de TV, etc.) entre los módulos del sistema.

Aún otro objeto de la presente invención es que el sistema modular integral provea medios amigables para ofrecer la información sobre el consumo propio de cada uno de los abonados servidos.

Otro objeto de la presente invención es que el sistema modular integral permita al abonado establecer sus metas de consumo y mantener una vigilancia sobre el consumo realizado, permitiendo a su vez el ahorro de energía.

Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes para las personas con conocimientos en la materia, a la luz de la descripción que sigue.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático mostrando los módulos que constituyen el sistema modular integral de la invención .

La Figura 2 es un diagrama esquemático del Módulo de control o servidor.

La Figura 3 es un diagrama esquemático del Módulo de medición del usuario.

La Figura 4 es un diagrama esquemático del Módulo de despliegue, registro y carga.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Para resolver el problema de contar con un sistema integral para la administración de servicios proporcionados por cable, tales como el de energía eléctrica, telefonía, televisión, etc., se propone el sistema de la invención, que permite la administración de múltiples abonados de un servicio, con una capacidad máxima de hasta 16 abonados por módulo, y puede operar en conjunto con medidores de tipo inteligente.

Con referencia a la Figura 1, un diagrama esquemático de la invención, podemos observar los siguientes elementos: 1. Módulo de control o servidor 2. Transformador de energía eléctrica 3. Módulo de enlace inalámbrico 4. Módulo de medición del abonado 5. Conexión del abonado (caja de fusibles) 6. Módulo de despliegue, registro y carga 7. Bloque que representa las cargas en las instalaciones del abonado 8. Módem para enlace por linea de potencia A. Linea de comunicación inalámbrica entre Módulo de contactores o servidor (1) y el Módulo de enlace inalámbrico (3) . B. Linea de comunicación inalámbrica entre Módulo de medición del abonado (4) y la linea de potencia al Módulo Servidor (6) mediante el módem (8). C. Linea de comunicación entre el Módulo de Servidor (1) y los Módulos de medición del abonado (4) . D. Linea de comunicación entre el Módulo Servidor (1) y el Módulo de despliegue, registro y carga (6) gue es la misma linea de suministro de potencia. E. Elementos del sistema de conexión y de administración del servicio por cable que se encuentran localizados generalmente en condiciones de semi-intemperie . F. Elementos del sistema de administración del servicio por cable y las cargas en el mismo que se encuentran localizados en las instalaciones del abonado. donde: 1. Módulo de control o Módulo servidor Este módulo de control (1) provee la conexión y desconexión de una pluralidad de abonados basándose en la indicación de consumo obtenida mediante enlace de seguridad, con una linea de datos de un solo alambre en un canal interno con cada uno de los medidores individuales ubicados dentro del gabinete. Este enlace incluye un protocolo de validación y protección que garantiza la comunicación en medios sujetos a ruidos por descargas electrostáticas o electromagnéticas para la identificación inequívoca del abonado.

La conexión individual puede considerarse de tipo modular y cada una de las salidas individuales a cada abonado incluye relevadores redundantes que aseguran la conectividad.

La comunicación de seguridad interna utiliza un transmisor/receptor para cada módulo y forma una red que interroga periódicamente a cada medidor de abonado a fin de obtener un resumen de su consumo y del estado que debe tener la conexión ("C" en la Figura 1) .

El módulo servidor (1) es capaz de determinar cuándo debe mantener cerrado o abierto el contactor del abonado individual al interrogar a cada medidor asociado a su red por la situación específica de cada abonado.

El módulo servidor (1) cuenta también con una bitácora de servicio en la que se lleva un resumen de los consumos y periodos de servicio, siendo almacenado en un banco de memoria no volátil, tipo "flash EPROM" que en caso de falla de energía eléctrica de alimentación al dispositivo, conserva la información por un periodo de hasta varios años . 2. Transformador de energía eléctrica Se ilustra en la Figura 1 un transformador de energía (2) de los comúnmente empleados para la distribución de energía eléctrica desde una línea de alimentación general de alto voltaje hacia líneas domésticas o industriales para abonado final de bajo voltaje. El elemento (2) pretende ilustrar cualquier dispositivo necesario para el ajuste de las condiciones del servicio desde una linea general de distribución hacia las lineas de alimentación individuales. 3. Módulo de enlace inalámbrico El personal de supervisión y medición de la empresa proveedora del servicio puede acceder y extraer la información del sistema de administración, y especialmente del módulo de control o servidor (1) mediante un enlace inalámbrico, señalado como "A" en la Figura 1, entre éste y una unidad portátil de lectura (3) .

El módulo de enlace inalámbrico (3) también puede, mediante el enlace por la línea ???" al módulo Servidor (1) determinar los datos de consumo de corriente del módulo medidor del abonado (4) y un medidor adicional implementado en el módulo de despliegue, registro y carga (6) con lo que por diferencia puede determinar la posible fuga o robo del servicio entre estos dos puntos de cotejo, permitiendo alertar al abonado del servicio para que éste tenga elementos fehacientes para exigir al proveedor del servicio que tome las medidas pertinentes a fin de evitar dicho robo o fuga. 4. Módulo de medición del abonado.

La función del módulo de medición del abonado (4) instalado en cantidad hasta de 16 módulos dentro del mismo gabinete del servidor (1), en el caso de servicio de energía eléctrica, es proveer al módulo servidor (1) los resultados periódicos de las lecturas del consumo en kilowatts/hora, información de cortes en el servicio y datos estadísticos sobre la calidad el suministro. 5. Conexión del abonado (caja de fusibles) Se representa aquí una caja de fusibles (5) para conexión a un servicio de energía eléctrica, si bien se pretende referir a cualquier dispositivo que sirva para efectuar dicha conexión entre la línea de suministro y las instalaciones del abonado Esto forma parte del procedimiento para restauración del servicio en caso de corte previo, para aislar las cargas del usuario antes de la descarga del nuevo saldo. Esto elimina la necesidad de tener baterías de respaldo en el módulo de despliegue, registro y carga (6) . 6. Módulo de despliegue, registro y carga El módulo de despliegue, registro y carga (6), como su nombre lo indica, tiene asignada una serie de funciones: (a) es capaz de mostrar en una pantalla, una serie de datos de interés para el abonado, tal como su consumo, expresado éste en kilowatts o en su equivalente en la moneda de uso corriente, el saldo actual a favor del abonado en su cuenta para el goce del servicio prepagado, o cualesquiera otros que sean definidos por el proveedor del servicio; (b) permite la carga de pagos efectuados de manera previa (prepago) ; (c) registra el alta de prepago a la cuenta del abonado y realiza el descuento correspondiente al consumo que se haga del servicio, permite fijar un consumo objetivo, registra consumos pico, interrupciones de servicio, registra fecha y hora, etc. Aún cuando el registro del prepago puede hacerse de diversas maneras, la modalidad preferida de la invención hace uso de un lector de tarjetas ya sean magnéticas, inteligentes u otras que permitan la validación del pago efectuado. El control del despliegue se realiza mediante un teclado numérico de dimensiones reducidas, señalado por el numeral (30) de la Figura 4 descrita más adelante.

Como se puede apreciar de la Figura 1, los datos que alimentan al módulo de despliegue, registro y carga (6) son proporcionados por el módulo servidor (1) a módulo de medición del abonado (4) a través de la linea de comunicación ,??" que es la misma de suministro de potencia de CA.

La operación del sistema es como sigue: El módulo de control (1) generalmente se localiza de manera próxima a la acometida aérea del proveedor del servicio, es de alta seguridad y está protegido del medio ambiente por un gabinete hermético a prueba de intemperie, del tipo NEMA, y cuenta además con sensores de presión que detectan intentos de abrir el gabinete por personas no autorizadas; también está dotado de supresores transitorios de energía, así como una conexión a "tierra física" que protege a los elementos eléctricos y electrónicos contra descargas que pudieran dañar al equipo .

El módulo servidor (1) tiene como componentes principales los que se muestran en la Figura 2, a saber: 9. Una unidad de control, constituida por: a) una unidad central de procesamiento (CPU) de tipo CISC, que ejecuta instrucciones altamente eficientes para aplicaciones de control. b) memoria FLASH EPROM, en la que reside el software operativo en firme, c) memoria EEPROM que conserva constantes de configuración y del estado de operación, de manera que al interrumpirse y posteriormente restablecerse el servicio de energía, se tendrá la información requerida para restablecer las conexiones a su estado anterior al corte. d) memoria de trabajo RAM e) temporizadores que sirven como bases de tiempo para los procesos de control y comunicación f) reloj de tiempo real para el registro de eventos en la bitácora g) puertos paralelos i/o, de entrada/salida, de uso general para el control de los contactores y LEDs indicadores del estado de operación h) puerto serie de alta velocidad para el enlace con los medidores que pertenecen a su red i) enlace serie tipo interfaz de periférico serie para comunicación con un lector portátil inalámbrico . un conjunto de LEDs indicadores del status del módulo (accesibles únicamente desde el interior del receptáculo) . un transmisor/receptor de radiofrecuencia en la banda de 868MHz o 915 MHz para enlace con el módulo de lectura inalámbrico (3) . 12. dos módulos de memoria externa EPROM Flash para el archivo de la bitácora. 13. una línea de alimentación de corriente alterna de 120 V 14. una línea de retorno de corriente 15. como opción, un conjunto de salidas adicionales que permiten la compatibilidad con otros dispositivos . 16. un control de relevador de canal de abonado con entrada opto acoplada al módulo de despliegue de usuario para restauración del servicio. 17. un contactor para cada abonado asignado, que incluye relevadores de cuatro polos en dos tiros 18. un módem en modo maestro para enlace sobre la línea de potencia que es considerado un tipo de conexión inalámbrica pues no es necesario instalar una línea extra para realizar la comunicación. 19. un módem en modo esclavo ubicado del lado del módulo de despliegue de usuario, solo se muestra por claridad. Se forma una red punto a multipunto entre el servidor y los abonados.

Los resultados de las lecturas son almacenados con una etiqueta de tiempo en un espacio de memoria no volátil FLASH EPROM externa (12) al microcontrolador (9) . Esta memoria (12) está organizada de manera que asigna una zona de archivo suficiente para cada abonado. La capacidad de este archivo es suficiente para almacenar la bitácora de un año de operación.

El canal de enlace de radiofrecuencia (11) permite establecer comunicación con los módulos de lectura inalámbricos (3) hasta una distancia de 200 metros, a una velocidad de transmisión de 19,200 bps o mayor, con un protocolo de identificación y validación con corrección de errores . Cada paquete de información transmitido cuenta con un carácter de verificación cíclica redundante que le permite verificar si existió algún error en la transmisión, en cuyo caso el receptor solicita la retransmisión del paquete, hasta que es recibido sin error. Cada módulo de medición de abonado (4) cuenta con un código de identificación individual e irrepetible que permite al módulo servidor (1) identificar con toda seguridad a los suscriptores asignados a su red.

El módulo de enlace inalámbrico (3) es un dispositivo de enlace entre un asistente de datos personal, PDA por sus siglas en inglés, tal como una computadora de mano tipo Palm® o incluso una Laptop, y un emisor de radiofrecuencia; el dispositivo de enlace o módulo de enlace inalámbrico (3) cuenta con puertos de comunicación compatibles con los puertos de las PDA y Laptop, del tipo Hotsync® para una Palm® o puertos RS-232 o USB para las computadoras personales .

El módulo de enlace inalámbrico (3) permite obtener acceso via un canal de radiofrecuencia al módulo servidor (1) del sistema de la invención para obtener una copia del archivo de registros de consumos de usuarios asociados .

El dispositivo de enlace en el módulo de enlace inalámbrico (3) consta de un microcontrolador que ejecuta los protocolos de comunicación que le permiten establecer un enlace, por un lado, con el puerto Palm® o Laptop seleccionado y por el otro con un transceptor de RF (11) del módulo servidor (1) ; el dispositivo del módulo de enlace inalámbrico (3) también actúa como controlador de acceso al medio para la aplicación del software que opera en la Palm ® o Laptop. La selección entre un dispositivo Palm ® o una Laptop está en función de la cantidad de registros de memoria no volátil requeridos para la operación del sistema.

El transceptor de radiofrecuencia puede operar en la gama de frecuencia de 868 MHz ó 915 MHz según sea apropiado por las disposiciones y regulaciones aplicables; se utiliza un esquema de dispersión de espectro para reducir la interferencia que la transmisión de estos equipos pudiera generar en la operación de otras transmisiones de radiofrecuencia. A fin de mantener la energía transmitida dentro de la banda y reducir la relación de señal a ruido, se utiliza una modulación por código Manchester, en el cual las señales de datos y reloj se combinan para formar una cadena de datos autosincronizable.

El módulo de enlace inalámbrico (3) incluye un software de control integrado en memoria Flash EPROM que puede ser actualizado en circuito.

El módulo de enlace inalámbrico (3) también puede establecer un enlace con el módulo de medición del abonado (4) , de manera que el personal del proveedor de servicio pueda efectuar lecturas instantáneas y obtener los datos de acumulados, realizar un monitoreo de las variables voltaje, corriente, frecuencia y tiempos de uso, asi como estados de alarma o detección de consumo no autorizado.

En la Figura 3 se muestra un diagrama esquemático del módulo de medición del abonado (4) , que está contenido en un gabinete hermético del tipo NEMA 3 para su instalación en intemperie de acuerdo con el uso normal en los medidores tradicionales, y cuya función es la medición de la potencia eléctrica ya sea en instalaciones desde una hasta tres fases, asi como transferir los datos al módulo servidor (1) y a través de este al módulo de enlace inalámbrico (3) cuando le sean requeridos por éstos.

La medición se realiza mediante un circuito integrado que incluye un frente analógico (20) de seis canales de conversión analógica a digital y que permiten medir hasta tres lineas de voltaje (22) y tres de corriente (23) para el caso de una instalación trifásica, como se muestra en la Figura 3. Un frente digital (21) que incluye filtros digitales y una máquina de estados que genera una salida de potencia. El control del instrumento y sus funciones de comunicación y almacenamiento de lecturas se realiza mediante un microcontrolador (24) que incluye memorias Flash EPROM, EEROM y RAM, y puertos de entrada/salida en paralelo y serie (25); las bases de tiempo requeridas para la medición, secuenciación de eventos y comunicación son provistas por tres temporizadores . También dentro del mismo microcontrolador (24) se incluye en forma particular un núcleo o unidad de procesamiento digital de señales que permite implementar funciones complejas aplicables a la medición de la energía en sus diversas modalidades .

La funcionalidad del conjunto de medición incluye además calibración de ganancia y error de fase, compensación de la no linealidad de las mediciones de baja potencia y ajuste de la corriente de inicio y las variables de medición. Puede operar en lineas de 120Vca, 220Vca y trifásico, y ancho de banda de frecuencia hasta 1,000Hz. Toda la calibración, configuración y control de estas funciones se realiza en el dominio digital via el microcontrolador (24), por lo que no se requieren componentes externos.

Los valores de potencia son calculados sobre un ciclo de la frecuencia de linea. Los resultados positivos y negativos son acumulados en diferentes registros, lo cual puede permitir la medición de energía en ambos sentidos. También los resultados de las componentes reactivas son almacenados según se trate de que se aplique una carga capacitiva o inductiva. Toda la información de medición está disponible en un bus de 8 bits compatible con el microcontrolador (24) . Los resultados son entregados a este en 6 paquetes de 16 bytes cada uno. La información de estatus y modo de operación también es transferida en cada bloque de información.

Los resultados son acumulados en una memoria no volátil con una etiqueta de referencia de tiempo de uso basada en un reloj de tiempo real incluido en el microcontrolador (24) . El consumo acumulado diario es transferido al menos una vez al dia al módulo servidor (1) mediante un enlace unifilar (26) que forma parte de una red local de microcontroladores . Esta misma información es transferida una vez cada 30 segundos al módulo de despliegue, registro y carga (6) mediante el enlace inalámbrico por linea de potencia "B". El módulo de despliegue, registro y carga (6) contiene la información de tarifa aplicable a los consumos acumulados y mediante las transformaciones adecuadas ofrece al usuario la ventaja de visualizar sus consumos en la moneda corriente.

Para aplicaciones domésticas monofásicas solo se proveen las terminales de conexión a la linea de alimentación provenientes del módulo servidor (1) y las de salida al interruptor del usuario (4 terminales) .

En una modalidad de la presente invención, para aplicaciones industriales monofásicas, se puede proveer de conexiones de medición adicionales para monitorear el consumo de dos lineas adicionales que pueden ser de aparatos de uso interno en la empresa de los cuales se desea obtener su historial de consumo individual.

En otra modalidad de la presente invención, para aplicaciones bifásicas o trifásicas, la unidad incluye los contactos de entrada y salida para cada una de las lineas o un total de ocho terminales.

El módulo de medición del abonado (4) comunica los resultados de sus lecturas al módulo de control (1) , mediante un transpondedor con salida unifilar (26) .

El módulo de medición del abonado (4) puede ser interrogado mediante un enlace por RF entre una terminal remota (módulo de enlace inalámbrico, 3) y el módulo servidor (1) y es atendido en los intermedios del enlace periódico entre los módulos de medición del abonado (4) y el módulo de servidor (1) .

El último elemento del sistema integral modular de administración de la presente invención es el módulo de despliegue, registro y carga designado con (6) en la Figura 1 y que se muestra con mayor detalle en la Figura 4.

El módulo de despliegue, registro y carga (6) representa la interfaz con el usuario y permite el ingreso de información del prepago de servicio al sistema de administración de consumos y descuenta el saldo disponible a partir de la información de consumos medidos en los tiempos de uso registrados desde el momento de la carga del nuevo saldo. Facilita al usuario la visualización a través de una pantalla LCD (27) de su saldo disponible en moneda corriente. También puede visualizar sus consumos en Watts/hora, los consumos pico en Watts, consumos mensuales durante el ultimo año; permite además fijar un consumo objetivo por periodo y compararlo con el consumo real; al conocer el registro de las interrupciones de servicio, los valores de frecuencia y voltaje RMS instantáneos permiten al usuario evaluar la calidad del servicio y lo provee de un medio de respaldo con indicación de fecha y hora, todo ello controlado por el microcontrolador (31) . La entrada de datos puede efectuarse al seleccionar las teclas de función adecuadas en el teclado (30) .

Mediante un interfaz serie, (28), permite una conexión con una PC, para transferir los reportes almacenados en memoria no volátil y respaldarlos en disco duro, o imprimirlos. Esta interfaz puede ser, opcionalmente, una interfaz RS-485 o RF.

El módulo (6) mantiene un enlace periódico con el módulo servidor (1) , obteniendo de él los resultados de las lecturas que éste a su vez recibe del módulo de medición del abonado (4) y da la indicación que mantiene activo el flujo de energía todo el tiempo que dure el saldo disponible. En el momento en que se agota el saldo, envía señal al servidor (1) indicándole que realice el protocolo de corte de energía comunicándose con el módulo de control (1) a través del enlace de potencia. El enlace se realiza a una velocidad de 19,200 bps o mayor e incluye un protocolo de validación que asegura la identificación de ambos módulos (1) y (6) entre si e incluye un carácter de verificación cíclica redundante para asegurar la integridad de los datos transmitidos en ambos sentidos .

El módulo de despliegue, registro y carga (6) incluye una lectora (32) de tarjetas inteligentes o Smart Card" para el ingreso del saldo de servicio prepagado. Estas tarjetas incluyen información de cantidad de energía disponible, tipo y tarifa de usuario y número de medidor y lectora asociada. Esto evita que una tarjeta pueda ser usada en otro sistema que no sea el del abonado que la adquiere .

La lectora (32) incluye un microcontrolador (no ilustrado) que ejecuta el protocolo de comunicación serie entre la tarjeta y la lectora, que es compatible con estándares de la industria de tarjetas "Smart Card" tales como ISO 7816, EMV 96, EMV2000, PC/SC, GIE-CB, y WHQL.

Cada una de estas difiere en la interfaz de conexión y el tipo de protocolo de comunicación serie que garantiza la seguridad de la comunicación y la validación continua de dispositivos. Al introducir la tarjeta en la lectora (32) , se realiza una validación y a continuación, su saldo es descargado en la memoria no volátil (33) , quedando la tarjeta disponible para adquirir nuevo consumo, en el momento deseado o requerido.

Como indicadores auxiliares de aviso de fin del saldo disponible el módulo de despliegue, registro y carga (6) cuenta con tres LEDs (29) en forma de semáforo, que indican: el verde, que hay suficiente saldo disponible, el amarillo que el saldo restante, de acuerdo al consumo mensual promedio anterior, solo durará aproximadamente una semana o dos (dependiendo del criterio del proveedor de energía eléctrica) . Finalmente, el LED rojo se enciende aproximadamente 48 horas antes de que el corte vaya a realizarse (dependiendo también del criterio del proveedor) . Esto brinda al usuario ayuda para recordarle que debe adquirir nuevo saldo.

La función de reconexión solo podrá realizarse cuando el usuario adquiere mediante prepago un nuevo saldo en su tarjeta. El usuario debe desconectar sus cargas e insertar la tarjeta en la lectora de tarjetas (32) del módulo de despliegue, registro y carga (6) . Esto asegura al proveedor del servicio que el usuario no podrá efectuar la reconexión por si mismo con un puente pues el medidor registrará el consumo no autorizado.

En resumen, de las ventajas del sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio de la invención, destacan: a) elimina la necesidad del proceso de lectura, facturación y envió de recibos, eliminando asi cuentas por cobrar y proveyendo en su lugar recursos por adelantado al proveedor del servicio; b)al usuario le permite adquirir el servicio a su conveniencia en las cantidades que desee y en caso de corte, reduce el tiempo requerido para la reconexión; c) provee además, de una herramienta de protección al consumidor ya que tiene la información disponible para sustentar sus quejas por fallas en la calidad del servicio; y d) finalmente, permite crear una cultura de

Claims (34)

REIVINDICACIONES üna vez descrita la invención se considera como una novedad y se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, tal como energía eléctrica, servicio telefónico, televisión por cable, etc., que incluye elementos de medición, registro y enlace inalámbrico para su acceso, caracterizado porque dichos elementos están comprendidos en los siguientes elementos modulares interrelacionados entre sí: a) Un módulo de control, b) Un módulo de medición, c) Un módulo de despliegue, registro y carga, y d) Un módulo de enlace inalámbrico.

2. El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el Módulo de control permite la conexión y desconexión de una pluralidad de usuarios de manera automática .

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho Módulo de control realiza las operaciones de conexión/desconexión con base en la información proporcionada por los módulos de medición y de despliegue, registro y carga, respecto al consumo y prepago del servicio medido.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la comunicación entre los módulos es inalámbrica del tipo de linea de potencia.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el Módulo de control Incluye un protocolo de validación para la identificación inequívoca del abonado .

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la transmisión y recepción de radiofrecuencia opera en las bandas de 868 MHz o 915 MHz según convenga .

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el Módulo de control conserva una bitácora de servicio por un año con un resumen de los consumos y tiempos de uso y calidad del servicio.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicha bitácora es almacenada en un banco de memoria no volátil que conserva la información por periodos prolongados de tiempo, del orden de años.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el Módulo de control cuenta con supresores de transitorios de energía y una conexión a tierra física que protege al sistema contra descargas eléctricas .

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una línea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el Módulo de Medición es capaz de efectuar la medición de la potencia eléctrica ya sea en instalaciones desde una hasta tres fases, así como transferir los datos al módulo servidor y a través de este al módulo de enlace inalámbrico cuando le sean requeridos por éstos .

El Módulo de medición, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la medición se realiza mediante un conjunto de dos circuitos integrados que incluyen seis canales de conversión analógica a digital y que permiten medir hasta tres lineas de voltaje y tres de corriente.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el control del Módulo y sus funciones de comunicación y almacenamiento de lecturas se realiza mediante un microcontrolador que incluye memorias Flash EPROM, EEROM y RAM, y puertos de entrada/salida en paralelo y serie.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las bases de tiempo requeridas para la medición, secuenciación de eventos y comunicación son provistas por tres temporizadores .

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el módulo incluye un núcleo de procesamiento digital de señales que permite implementar funciones complejas aplicables a la medición de la energía en sus diversas modalidades.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la funcionalidad del conjunto de medición incluye además calibración de ganancia y error de fase, compensación de la no linealidad de las mediciones de baja potencia y ajuste de la corriente de inicio y las variables de medición.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los valores de potencia son calculados sobre un ciclo de la frecuencia de línea.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los resultados positivos y negativos de potencia son acumulados en diferentes registros, lo que permite la medición de energía en ambos sentidos.

18. El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los resultados de las componentes reactivas son almacenados según se trate de que se aplique una carga capacitiva o inductiva.

19. El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque toda la información de medición está disponible en un bus de 8 bits compatible con el microcontrolado .

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los resultados son entregados en 6 paquetes de 16 bytes cada uno .

21. El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la información de estatus y modo de operación es transferida en cada bloque de información.

El Módulo de Medición, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque cuenta con un código de identificación individual e irrepetible que permite al módulo servidor identificar con toda seguridad a los suscriptores asignados a su red.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el consumo acumulado diario almacenado en el Módulo de medición, es transferido al menos una vez al dia al módulo servidor mediante un enlace unifilar.

El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la información almacenada en el Módulo de medición es transferida una vez cada 30 segundos al módulo de despliegue, registro y carga mediante enlace inalámbrico por linea de potencia.

25. El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de despliegue, registro y carga constituye una interfaz de tipo amigable con el usuario y permite el ingreso de información del prepago de servicio al sistema de administración de consumos .

26. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque incluye una lectora de tarjetas inteligentes para el ingreso del saldo de servicio prepagado.

27. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque las tarjetas incluyen información de cantidad de energía disponible, tipo y tarifa de usuario y número de medidor y lectora asociada.

28. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque permite al usuario la visualización de datos a través de una pantalla LCD.

El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque los datos que pueden visualizarse incluyen el saldo disponible en moneda corriente, consumos en Watts/hora, consumos pico en Watts, consumos mensuales durante el ultimo año.

El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque permite además fijar un consumo objetivo por periodo y compararlo con el consumo real .

El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque efectúa el descuento del saldo disponible a partir de la información de consumos medidos en los tiempos de uso registrados desde el momento de la carga del nuevo saldo.

32. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque la entrada de datos puede efectuarse al seleccionar las teclas de función adecuadas en el teclado que incluye.

El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque permite una conexión con una PC o un equipo similar mediante un interfaz serie, con el propósito de transferir los reportes almacenados en memoria no volátil a disco duro, o imprimirlos.

34. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque la interfaz puede ser, opcionalmente, una interfaz RS-485 o RF. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque mantiene un enlace periódico con el módulo servidor, obteniendo de él los resultados de las lecturas que éste a su vez recibe del módulo de medición del abonado. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque genera la instrucción que mantiene activo el flujo de energía durante el tiempo que dure el saldo disponible . El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque en el momento en que se agota el saldo, envía señal al servidor indicándole que realice el protocolo de corte de energía comunicándose con él a través del enlace de potencia. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el enlace se realiza a una velocidad de 19,200 bps o mayor e incluye un protocolo de validación que asegura la identificación de ambos módulos entre si e incluye un carácter de verificación cíclica redundante para asegurar la integridad de los datos transmitidos en ambos sentidos. El módulo de despliegue, registro y carga, de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque cuenta con tres LEDs en forma de semáforo, que indican a) que hay suficiente saldo disponible, b) que el saldo restante, de acuerdo al consumo promedio del periodo anterior, puede agotarse en un tiempo predefinido, y c) el tercer LED se enciende como advertencia del corte del servicio por agotamiento del saldo. El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la reconexión al servicio en el evento de corte del mismo, solo podrá realizarse cuando el usuario adquiere mediante prepago un nuevo saldo en su tarjeta. El sistema integral modular de administración de múltiples abonados a una linea de servicio, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el Módulo de enlace inalámbrico está basado en un asistente digital personal que cuenta con un software de interfaz gráfico de usuario que facilita al inspector del servicio la operación y verificación del servidor y el estado de los medidores y la conexión a los módulos de usuario. El Módulo de enlace inalámbrico, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque se utilizan esquemas de codificación de la información y de identificación de errores de transmisión que hacen segura la comunicación y evitan el acceso de personas no autorizadas con fines ilícitos. El Módulo de enlace inalámbrico, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque se utiliza un esquema de dispersión de espectro para reducir la interferencia que la transmisión de estos equipos pudiera generar en la operación de otras transmisiones de radiofrecuencia. El Módulo de enlace inalámbrico, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque se utiliza una modulación por código Manchester, a fin de mantener la energía transmitida dentro de la banda y reducir la relación de señal a ruido, en el cual las señales de datos y reloj se combinan para formar una cadena de datos autosincronizable . El Módulo de enlace inalámbrico, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque incluye un software de control integrado en memoria Flash EPROM que puede ser actualizado en circuito. El Módulo de enlace inalámbrico, de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque puede establecer un enlace con el módulo de medición del abonado, de manera que el personal del proveedor de servicio pueda efectuar lecturas instantáneas y obtener los datos de acumulados, realizar un monitoreo de las variables voltaje, corriente,