PT2010008265W - Sistema de pré-pagamento para fornecimento de água ou gás por meio de um cartão inteligente sem fios e medidor para o referido sistema - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"SISTEMA DE PRÉ-PAGAMENTO PARA FORNECIMENTO DE ÁGUA OU GÁS POR MEIO DE UM CARTÃO INTELIGENTE SEM FIOS E MEDIDOR PARA O REFERIDO SISTEMA"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de pré-pagamento de fornecimento para medidores de água ou gás e, mais particularmente, a um sistema e método eficiente de controlo do fornecimento do serviço de água ou gás, obtendo-se, simultaneamente, informação relevante do medidor por meio da utilização de cartões inteligentes sem fios. A presente invenção também se refere a um medidor para medir electronicamente o consumo da água ou gás.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As companhias fornecedoras de água e gás têm efectuado, tradicionalmente, a leitura no local de medição do utilizador para posterior elaboração de facturas para cobrar os serviços de fornecimento depois de estes terem sido utilizados pelo cliente consumidor. Recentemente, foram propostos, no estado da técnica, sistemas de fornecimento de serviços públicos por pré-pagamento, tais como, por exemplo, luz, água ou gás, como uma forma de resolver alguns dos inconvenientes dos sistemas de cobrança tradicionais. 1

Um tipo de sistemas de pré-pagamento foi concebido de modo a que a compra do fornecimento de electricidade, água ou gás fosse efectuada directamente numa estação central e a informação respeitante à quantidade adquirida fosse, depois, descarregada para um dispositivo de medição instalado no local de consumo do cliente (por exemplo, local, estabelecimento, escritório, habitação, etc.) no qual o fornecimento é consumido, o qual recebe a informação do pré-pagamento e credita a quantidade comprada na estação central. 0 dispositivo de medição de água ou gás é, tipicamente, um medidor mecânico instalado no exterior do local de negócios ou habitação e inclui, de um modo geral, uma interface ou terminal colocada(o) de modo adjacente ao medidor que lê a informação de pré-pagamento ou, em alternativa, a referida interface é ligada por meio de um cabo ou por meio de condutas de fornecimento de água ou gás ao medidor quando o medidor está situado no interior. Uma desvantagem relacionada com este tipo de sistemas de pré-pagamento é que estes requerem dispositivos especiais, que são, além disso, dificeis de instalar e dispendiosos. Outro problema com estes sistemas típicos de pré-pagamento é que não têm a capacidade de proporcionar uma comunicação bidireccional com a estação central relativamente à informação de consumo, como é que o crédito é utilizado, de onde é que o medidor está a utilizar o crédito e obter informação relativa à violação e manipulação do medidor. Este tipo de sistemas é conhecido como sistemas de comunicação unidireccional.

Outro tipo de sistemas de pré-pagamento conhecido também se baseia na compra do fornecimento de água ou gás directamente numa estação central ou estações previamente determinadas, sendo a informação da quantidade de fornecimento adquirida memorizada num cartão magnético ou cartões inteligentes de contacto 2 (denominados em seguida por "cartão de contacto"). Este sistema particular de pré-pagamento requer, obrigatoriamente, que o medidor mecânico de água ou gás inclua um dispositivo externo leitor de cartões ou chave magnética e uma série de dispositivos adicionais de controlo para gerir o fornecimento de m3 de água ou gás. 0 dispositivo leitor de cartão é um tipo de leitor de ranhura no qual se insere o cartão de contacto para efectuar a transferência do serviço pré-pago. Exemplos deste tipo de sistema de pré-pagamento mencionado são divulgados nos documentos FR 2777677; EP 0863492; CN 1952613; 1952617; CN 2257636; CN 2444211; CN 2565000; CN 2727862; CN 2784887; CN 2837796; e WO 99/42963.

No entanto, uma desvantagem principal deste tipo de medidores de pré-pagamento com um leitor de cartão de contacto reside no facto de o dispositivo de leitura ter que estar exposto para receber os cartões de pré-pagamento, o que o torna vulnerável a danos (intencionais ou não intencionais) causados pelo utilizador ou devidos a atmosferas salinas ou com elevada humidade relativa. Quando o cartão de contacto é utilizado com frequência, a faixa magnética ou o seu chip podem desgastar-se, o que dificulta a validação do cartão de contacto e, consequentemente, a descarga da quantidade de serviços pré-pagos. Surge outro problema quando o leitor de cartões de contacto está ligado por um cabo ao medidor, dado que este cabo também é susceptivel de sofrer danos. Do mesmo modo, desenvolvem- -se esforços no sentido de integrar o leitor no medidor. No entanto, o medidor tem que ser submetido a alterações de concepção importantes, as quais, além de aumentarem o seu tamanho, tornam-no mais vulnerável a danos, pelo facto de se expor parte do mesmo ao ambiente, 3 independentemente do facto de se incompatibilizar com os conectores existentes no mercado.

Existe ainda outro tipo de sistemas de pré-pagamento para controlar o fornecimento de água ou gás, que são os que incorporam modos de corte do fornecimento que são accionados quando o crédito tiver acabado. A maioria dos medidores de água ou gás utilizados nos sistemas de pré-pagamento do estado da técnica compreendem elementos mecânicos para registar o consumo do serviço de água ou gás. Este tipo de medidores utiliza um registo mecânico formado por um jogo de engrenagens para medir os m3, litros e décimas de litro de água ou gás. Uma desvantagem destes medidores é que são susceptiveis de serem manipulados para a execução de actos ilícitos dado que só estão aptos a efectuar os registos num sentido da acumulação de fluido circulante, mas, se se inverter o registo mecânico do medidor, este começará a girar no sentido inverso para registar uma redução do consumo de acordo com a última leitura.

Outro defeito dos medidores de pré-pagamento descritos previamente e, de um modo mais específico, dos medidores de água, reside no facto de os elementos mecânicos para registar o consumo do serviço de água não suportarem os choques hidráulicos produzidos pela alta pressão, que são gerados quando o fornecimento da água é feito de modo interrompido, o que acaba, finalmente, por danificar os referidos elementos mecânicos. No caso de fornecimento da água de modo interrompido, os medidores de pré-pagamento têm uma desvantagem adicional, já que os elementos mecânicos que registam o consumo do serviço serão accionados pelo ar aprisionado e conduzido através da tubagem, 4 começando a descontar o consumo de água da quantidade pré-paga devido à circulação de ar através dos referidos elementos do medidor.

Considerando os defeitos da técnica anterior, a presente invenção tem como objectivo proporcionar um sistema de pré-pagamento para controlar de modo eficiente o fornecimento de água ou gás em medidores instalados no edifício do cliente com base na quantidade de serviço pré-paga.

Outro objectivo da presente invenção é proporcionar um sistema de pré-pagamento de medição do consumo de m3 de água ou gás pré-pagos que utilize um medidor integrado fechado hermeticamente e um cartão inteligente sem fios.

Ainda um outro objectivo da presente invenção é proporcionar um sistema de pré-pagamento de medição do consumo de água ou gás pré-pago que incorpore um dispositivo automático de corte do fornecimento de água ou gás.

Ainda um outro objectivo da presente invenção é proporcionar um sistema de pré-pagamento para a medição do consumo de m3 de água ou gás pré—pagos que, por meio da utilização do cartão inteligente sem fios, proporcione ao fornecedor informação sobre o consumo, como se utiliza o crédito, onde é que o medidor está a utilizar o crédito e informação sobre ilícitos e manipulação do medidor.

Um outro objectivo da presente invenção é proporcionar um método de pré-pagamento para o fornecimento de m3 de água ou gás pré—pagos por meio de um sistema de cartão-leitor sem fios. 5

Ainda um outro objectivo da presente invenção é proporcionar um medidor com meios electrónicos que registam o consumo bidireccional independentemente da forma de ligação do medidor. É outro objectivo da presente invenção proporcionar um sistema de pré-pagamento e medidor com meios de detecção e ventilação do ar aprisionado na tubagem e que circula através do medidor, que libertam o ar que circula nas tubulações de água e que chega ao medidor, evitando que este ar seja registado como escoamento de água que não circula no medidor.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se à utilização de um medidor completamente integrado de uma única peça, que incorpora um sistema e método de pré-pagamento mais eficiente para controlar o fornecimento de água ou gás comprados previamente e para obter, simultaneamente, informação relevante do medidor por meio de cartões inteligentes sem fios. 0 sistema de pré-pagamento sem fios da presente invenção compreende um medidor que compreende meios electrónicos para registar o consumo bidireccional de água ou gás, um dispositivo electrónico sem fios de medição, controlo do pré-pagamento e corte do fornecimento que tem como função detectar e validar um cartão inteligente sem fios de pré-pagamento, bem como controlar o sistema de pré-pagamento e o fornecimento do serviço de água ou gás ao medidor. 0 dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte do fornecimento de água ou gás também inclui um elemento sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes, um microcontrolador, um controlador do elemento de 6 corte de fornecimento e uma fonte de alimentação (bateria) do referido dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento. 0 sistema de pré-pagamento da presente invenção só tenta detectar a presença do cartão inteligente sem fios de vez em quando, para fazer a operação de descarga de m3 de água ou gás, já que gastaria muita energia para uma operação que só faz poucas vezes. Numa forma de realização, o medidor de água ou gás inclui um botão para iniciar o processo de busca do cartão sem fios de modo a fazer o descarregamento do montante pré-pago do cartão sem fios no medidor de água ou gás, com o objectivo de uma maior poupança de energia e aumento de vida da bateria. 0 método do pré-pagamento de água ou gás utilizando um cartão inteligente sem fios de pré-pagamento e um medidor de água ou gás que tenha um elemento sem fios de leitura-escrita interno de cartões inteligentes sem fios compreende os passos de troca de informação entre o medidor e o cartão inteligente sem fios de pré-pagamento por meio de radiofrequência; autenticação simultânea do cartão inteligente de pré-pagamento e do dispositivo de leitura-escrita interno sem fios de cartões inteligentes, por meio de duas ou mais assinaturas digitais e do número de série do medidor; descarregamento e armazenamento do crédito do cartão inteligente de pré-pagamento na memória do medidor; e carregamento e gravação da informação gerada sobre o estado do medidor no cartão inteligente sem fios de pré-pagamento. 0 medidor com meios electrónicos para registar o consumo bidireccional de água ou gás é selado hermeticamente, pelo que não requer uma ranhura para interagir com o cartão sem fios. 0 medidor compreende um corpo principal, um par de coberturas, 7 superior e inferior, uma câmara de medição e uma câmara de fornecimento e fecho dispostas em comunicação fluida dentro do corpo principal do medidor; um dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás; um primeiro elemento sensor para registar o consumo de água ou gás, em que o primeiro elemento sensor é um sensor de efeito Hall para detectar o volume de m3 que circulam pela câmara de medição; um dispositivo de conversão de sinal magnético em sinal digital ligado aos primeiros meios sensores; e segundos elementos sensores de segurança para registar a abertura de qualquer uma das coberturas superior e inferior. No caso em que, pelo menos, uma cobertura superior ou inferior do medidor esteja desengatada do corpo do medidor, o medidor fechará automaticamente o seu serviço até que um técnico da companhia o reactive, o medidor é bidireccional e isto significa que acumula o consumo sempre em forma positiva independentemente da sua ligação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os aspectos considerados como caracteristicas da presente invenção são estabelecidos, em particular, nas reivindicações anexas. No entanto, a invenção propriamente dita, tanto pela sua organização como pelo seu método de funcionamento, em conjunto com outros objectivos e vantagens da mesma, será melhor compreendida na descrição que se segue de determinadas formas de realização, quando lida em associação com os desenhos em anexo, nos quais números de referência semelhantes identificam elementos idênticos, em que: A Figura 1 é um diagrama simplificado que ilustra o sistema de pré-pagamento de medição de água ou gás de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção. A Figura 2 é uma vista em corte transversal longitudinal do medidor da presente invenção. A Figura 3 é um diagrama funcional em blocos simplificado de um sistema de pré-pagamento incorporado num medidor de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção.

As Figuras 4 e 4A são fluxogramas úteis para explicar o funcionamento do sistema de pré-pagamento da medição de água ou gás das Figuras 1 e 2.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO 0 termo "Cartão sem fios ou sem contacto", como utilizado na presente invenção, refere-se à troca de um sinal entre um cartão inteligente de pré-pagamento e um elemento sem fios de leitura-escrita sem a utilização de elementos galvânicos (ou seja, a ausência de um contacto óhmico do dispositivo de leitura-escrita) até ao circuito integrado introduzido no cartão sem fios, em que a potência que permite o funcionamento do circuito integrado introduzido no cartão sem fios é retirada do sinal gerado pelo elemento sem fios de leitura-escrita, efectuando-se a comunicação e potência até aos referidos circuitos integrados por meio de acoplamento indutivo. Um cartão sem fios ou sem contacto, por conseguinte, pode estar afastado do elemento sem fios de leitura-escrita por uma distância não constante de alguns milímetros até vários centímetros e ainda assim haver transmissão de dados entre eles. 9 0 termo "Cartão Inteligente", como utilizado na presente invenção, refere-se a um cartão de tamanho semelhante a um cartão de crédito plástico que tenha um circuito integrado (microprocessador, memória ou semelhante) e que inclui um leitor que tenha a capacidade de processamento para ser utilizado em diversas aplicações, com uma grande segurança.

Os termos "Assinatura digital" ou "Chave digital", como utilizados na presente invenção, significam uma sequência de dados por meio dos quais se pode descodificar um sinal codificado com esta mesma sequência de dados. 0 termo "Ilícitos", como utilizado na presente invenção, refere-se a toda a actividade realizada que vise alterar o registo de consumo de água ou gás consumido pelo utilizador no medidor. 0 termo "Anticolisão", como utilizado na presente invenção, refere-se a uma forma de arbitragem entre cartões em que, dependendo do número de série dos cartões, se selecciona apenas um, como especificado nas normas ISO 14443-3A e IS014443-4a. 0 termo "fornecimento de água de modo interrompido", como utilizado na presente invenção, refere-se ao fornecimento de água num horário predeterminado, quantidade de metros cúbicos predeterminada ou ambas. 0 termo "medidor", como utilizado na presente invenção, refere-se a um medidor que regista electronicamente o consumo de água ou gás e que controla, além disso, a abertura ou fecho da válvula de fornecimento do sistema de pré-pagamento. 10 A presente invenção proporciona um sistema e método de pré-pagamento sem fios ou sem contacto para o registo e medição do consumo de água ou gás com comunicação de dados, em que o medidor e sistema de pré-pagamento sem fios estão completamente integrados numa única peça, estão cobertos de modo estanque à água e ar e sem contacto com o exterior. De um modo preferido, o sistema e método de pré-pagamento sem fios para medição do consumo de água ou gás reduzem os custos de instalação e funcionamento, proporcionando um medidor integrado que permite uma comunicação de dados sem fios, tanto ao medidor do utilizador como ao fornecedor de água ou gás sem utilizar equipamentos de transmissão adicionais e complexos. Além disso, a comunicação de dados sem fios é proporcionada através de um elemento sem fios de leitura-escrita integrado num dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás colocado dentro do medidor, em que o cartão inteligente descarrega directamente e sem fios, para o medidor, dados do montante comprado e, simultaneamente, carrega e armazena a informação sobre variáveis do funcionamento do medidor. No caso de pré-pagamento de fornecimento de água e, de modo mais particular, fornecimento de água de modo interrompido, descarrega ainda informação sobre o horário de fornecimento de água de modo interrompido. 0 sistema de pré-pagamento sem fios de água ou gás permite o pagamento do serviço de fornecimento antes do consumo por meio da utilização de um cartão inteligente sem fios. 0 cartão inteligente sem fios é carregado com: i) fundos, num terminal de ponto da venda ou directamente na central do fornecedor de água ou gás; e, quando necessário, ii) informação do horário no caso de fornecimento de água de modo interrompido. 11

Na presente invenção, o cliente recebe o fornecimento de água ou gás proveniente da companhia fornecedora directamente no seu medidor e não é necessário ligar o medidor a qualquer terminal ou interface de comunicação ou equipamento externo que sirva de interligação (por exemplo, interligação por infravermelhos, ligação directa por cabo, uma interligação de RF ou comunicação por meio da linha de CA) para controlar o fornecimento de água ou gás. A Figura 1 ilustra um diagrama simplificado de um sistema de pré-pagamento sem fios para medição do consumo de água ou gás de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção. Como se mostra na Figura 1, o sistema de pré-pagamento sem fios para medição do consumo de água ou gás inclui, de um modo preferido, pelo menos, um terminal 20 de ponto de venda ou uma pluralidade de terminais 20 de ponto de venda que podem estar situados na estação central e/ou nos escritórios de cobrança designados pelo fornecedor. Pelo menos, um terminal 20 de ponto da venda está equipado com um instrumento 23 sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes, que pode ser seleccionado a partir de qualquer dispositivo sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes comercialmente disponíveis. O terminal 20 de ponto de venda conta, por sua vez, com uma interface 27 de comunicação para se interligar através de um servidor 21 com um sistema de cobrança situado na estação central ou nos escritórios de cobrança do fornecedor, que mantém informação, em tempo real, sobre as contas dos clientes e a informação armazenada na base 22 de dados do fornecedor. Tipicamente, o método de comunicação empregue na interface 27 pode ser, por exemplo, através de um MODEM utilizando a rede de Internet ou uma Intranet ou uma interligação dedicada. A base 22 de dados armazenará, além da quantidade de m3 de água ou gás 12 pré-pagos comprados pelo utilizador, informação actualizada sobre os horários de fornecimento de água de modo interrompido, os m3 de água ou gás medidos durante a vida útil do medidor, bem como a informação sobre o estado da bateria, manipulação sem autorização e ilícitos feitos pelo utilizador para análise e tomada de decisões pela companhia fornecedora de água ou gás.

Com o objectivo de proporcionar uma comunicação segura entre o terminal 20 de ponto de venda e servidor 21, incluindo a validação da transmissão - recepção de dados, o sistema de pré-pagamento sem fios para medição do consumo de m3 de água ou gás incluirá, pelo menos, um par de módulos 24 e 25 de segurança que, como se observa na Figura 1, estão instalados tanto no servidor 21 como nos pontos 20 de venda. De um modo preferido, os módulos 24 e 25 de segurança proporcionam funções de encriptação e desencriptação para a transmissão de dados entre o servidor 21 e o terminal 20 de ponto de venda, por exemplo, por meio de utilização de chaves digitais, em que os dados só podem ser desencriptados com a utilização das referidas chaves digitais; pelo que, quando se transmitem dados desde o terminal de ponto de venda para o servidor e vice-versa, mesmo que a transmissão de dados seja interceptada, estes não podem ser decifrados se não se conhecerem as chaves de desencriptação. Os dados transmitidos entre o terminal 20 de ponto de venda e o cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento são encriptados pelo módulo 24 de segurança por meio da utilização de chaves digitais escritas nos cartões 15 inteligentes. O módulo 24 de segurança proporciona, ainda, a segurança de dados para as transacções realizadas pelo cartão 15 inteligentes sem fios e o módulo 23 de escrita-leitura de cartões inteligentes. De um modo preferido, o cartão 15 inteligente sem fios e o medidor 18 compreendem ainda meios de encriptação/desencriptação, 13 instalados, respectivamente, no seu microcontrolador respectivo para realizar a função de troca de informação encriptada. Numa forma de realização preferida, o meio de encriptação do medidor 18 está situado no dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás ou pode, em alternativa, ser colocado no elemento sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes.

Na altura de contratar ou renovar o serviço de fornecimento da água ou gás, a companhia fornecedora instalará um medidor 18 com o sistema de pré-pagamento sem fios da presente invenção no endereço do utilizador e entregar-lhe-á um cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento reutilizável carregado previamente com uma determinada quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos num ponto 20 de venda. Nos casos de fornecimento de água de modo interrompido, a companhia fornecedora do serviço incluirá ainda a informação relacionada com o horário diário para abrir e fechar a válvula de fornecimento de água do medidor e/ou os metros cúbicos a fornecer por dia. Numa forma de realização preferida, o cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento será personalizado com informação que será armazenada na memória do seu microcontrolador, sendo a referida informação seleccionada do grupo que consiste no número do medidor, número de contrato, última data de carregamento do cartão, chaves de segurança (por exemplo, assinaturas digitais, tais como as especificadas no sistema de encriptação Mifare© [em que, numa forma de realização particularmente preferida, uma chave A servirá para descarregar uma determinada quantidade de m de agua ou gás pré-pagos e uma chave B servirá para carregar e descarregar uma determinada quantidade de m de agua ou gas pré-pagos num sector do cartão], ou um sistema de encriptação tripla DES, etc.), dados sobre a quantidade de m3 de água ou gás 14 pré-pagos e quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos a transferir para o medidor por descarga. Numa forma de realização particularmente preferida, a memória do microcontrolador do cartão inteligente de pré-pagamento sem fios pode ainda receber e armazenar informação gerada pelo medidor 18 no que se refere aos m3 de água ou gás consumidos pelo utilizador durante a vida do medidor e às manipulações indevidas e ilícitos cometidos no medidor.

Para iniciar a descarga de informação da quantidade de fornecimento de água ou gás pré-paga, o utilizador aproximará o cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento do medidor 18 e o meio de leitura-escrita sem fios procurará e validará inicialmente o cartão 15 de pré-pagamento com o objectivo de descarregar, posteriormente, a quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos de forma total ou parcial. No caso de fornecimento de água de modo interrompido, descarregará também o horário em que abrirá e fechará a válvula do medidor 18 para fornecer o serviço da água. A determinação da descarga total ou parcial de m3 pré-pagos do cartão 15 para o medidor 18 dependerá do valor gravado nas chaves de segurança do cartão inteligente sem fios referente à quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos que é possível transferir para o medidor por descarga, ou quando o crédito é menor que este valor de descarga. Numa forma de realização alternativa da presente invenção, o medidor 18 incluirá um botão para activar o elemento sem fios de leitura-escrita e poder, deste modo, fazer a descarga de m3 desde o cartão inteligente sem fios. Na presente invenção, o termo "quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos que serão transferidos por descarga" é a quantidade de m3 que será totalmente descarregada para o medidor. Simultaneamente ou após descarregar a quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos, o elemento sem fios 15 de leitura-escrita do medidor 18 transmitirá toda a informação gerada pelo medidor referente à água ou gás consumidos pelo utilizador durante a vida do medidor, ilícitos cometidos no medidor e estado da bateria, para o cartão inteligente sem fios e sendo a referida informação gravada na memória do microcontrolador do referido cartão.

Por sua vez, o medidor 18 afixará no seu ecrã a informação sobre a quantidade de m3 restante do fornecimento de água ou gás pré-pago para que o utilizador aceda, oportunamente, a um terminal 20 de ponto de venda para recarregar com fundos o cartão 15 inteligente sem fios. O terminal 20 de ponto de venda aceita, lê e escreve dados para e desde um cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento para o sistema de pré-pagamento de medição de água ou gás como solicitado pelo programa do fornecedor. Como se mencionou, o cartão inteligente sem fios é recarregado num terminal 20 de ponto de venda, mas também se descarregam os dados recolhidos pelo cartão 15 sobre o medidor 18 para serem enviados para a base 22 de dados para serem examinados pela companhia fornecedora de água ou gás. O terminal 20 de ponto de venda tanto aceita quantidades em pesos (ou qualquer outra moeda, dependendo do país) como em m3 de água ou gás e comunica esta transacção de volta para o servidor 21 do fornecedor de serviço para ser armazenada na base 22 de dados. No entanto, a referida informação, quando é gravada no cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento, será sempre em forma de m3 para que o utilizador descarregue a quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos no medidor 18. Por conseguinte, o ecrã do medidor apresentará a referida informação pré-paga em m3.

No que se refere à Figura 2, mostra-se o medidor 18 com meios electrónicos que registam o consumo bidireccional de água 16 ou gás da presente invenção. 0 medidor 18 compreende um corpo 31 principal; uma cobertura 37 protectora inferior; uma cobertura 38 protectora superior; um orifício 39 de entrada ou alimentação de água ou gás; um orifício 41 de saída ou fornecimento de água ou gás: um dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás colocado dentro da cobertura 38 protectora superior; meios para registar o consumo bidireccional de água ou gás dispostos dentro da cobertura 38 protectora superior e ligados ao dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás; um mecanismo 1 de fecho/abertura de fornecimento de água ou gás; uma antena 14; e um ecrã 4 de cristal líquido disposto na cobertura 38 protectora superior. 0 corpo 31 principal do medidor 18 compreende, no seu interior, duas cavidades que alojam uma câmara 32 de medição e uma câmara 43 de fornecimento-fecho em comunicação fluida. De um modo preferido, a câmara 32 de medição é uma câmara de medição volumétrica, mas pode ser, em alternativa, uma câmara de medição de velocidade. A câmara 32 de medição volumétrica inclui meios electrónicos para registar 0 consumo bidireccional de água ou gás, em que os meios electrónicos para registar o consumo bidireccional compreendem um disco 44 rotativo e um par de coberturas 45, 46 superior e inferior que envolvem o disco 44 rotativo para o manter no lugar e assegurar, deste modo, o seu movimento de medição correcto. A cobertura 45 superior que envolve o disco 44 rotativo tem ainda um orifício que atravessa a mesma. Além disso, a cavidade onde se aloja a câmara 32 de medição apresenta uma parte 47 central superior rebaixada que alojará um elemento 9 magnético. A câmara 32 de medição compreende ainda uma haste 49, que está ligada, pela sua 17 extremidade superior, ao elemento 9 magnético e que desce através do orificio da cobertura 45 superior para ser ligada, pela sua extremidade inferior, ao disco 44 rotativo, em que a água que circula pelo orifício 39 de entrada do corpo 31 principal do medidor 18 entra na câmara 32 de medição fazendo com que o disco 44 rotativo gire e transmita, deste modo, o seu movimento giratório ao elemento 9 magnético por meio da haste 49.

Como se observa na Figura 2, as superfícies externas do corpo 31 principal estão protegidas pelas coberturas 37, 38 protectoras inferior e superior. Um primeiro elemento 2 sensor é colocado junto à superfície externa da câmara 32 de medição do corpo principal do medidor e dentro da cobertura protectora superior. 0 primeiro elemento 2 sensor regista o movimento giratório do elemento 9 magnético transmitido pelo disco 44 rotativo, em que o primeiro elemento 2 sensor (por exemplo, um sensor de efeito Hall) detecta o número de voltas do elemento 9 magnético para, depois, calcular o volume de m3 que circula pela câmara 32 de medição. De um modo preferido, o primeiro elemento 2 sensor está ligado a um dispositivo 34 de conversão de sinal magnético para sinal digital que recebe o sinal magnético detectado pelo primeiro elemento 2 sensor, devido ao movimento giratório do elemento 9 magnético transmitido pelo disco 44 rotativo, para o converter num sinal digital. Particularmente, o primeiro elemento 2 sensor detectará a volta do elemento 9 magnético sem importar se houve inversão de sentido de fornecimento de água ou gás que se escoa através do medidor com vista a obter uma redução no registo do consumo de água ou gás. Ou seja, quando se desinstala o medidor para colocar o orifício 41 de saída ou fornecimento de água ou gás do referido medidor como o orifício de entrada ou alimentação de água ou gás. 0 18 primeiro elemento 2 sensor registará sempre a volta por causa das polaridades diferentes do iman para, depois, as converter em sinais digitais e estas servem, por sua vez, para calcular o volume que circula pela câmara 32 de medição. Por conseguinte, o medidor 18 tem a capacidade de medir o escoamento de água em qualguer sentido de circulação, conferindo-lhe a caracteristica de bidireccional. Tipicamente, a cobertura 38 protectora superior inclui um ecrã 4 de cristal liquido que apresenta a informação ao utilizador.

Como mencionado anteriormente, a cobertura 38 protectora superior também aloja, no seu interior, um dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás que está electricamente ligado ao dispositivo 34 mecânico em sinal digital ligado ao primeiro elemento sensor para converter o sinal magnético produzido de sinal magnético para sinal digital, em que o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás recebe o sinal digital para o transmitir, depois, para o ecrã 4 de cristal liquido para ser visualizado. A câmara 43 de fornecimento e fecho compreende um mecanismo 1 de fecho formado por um jogo de engrenagens, um disco deslizante e um disco fixo dispostos de modo a abrir ou fechar o fornecimento de água ou gás. 0 jogo de engrenagens de abertura ou fecho é accionado por um motor, que é controlado pelo dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás que está ligado electricamente ao referido motor. Em funcionamento, o jogo de engrenagens do mecanismo 1 da câmara 43 de fornecimento e fecho é accionado por um motor que é, por sua vez, alimentado por um 19 controlador do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás, o jogo de engrenagens aumenta a força para poder mover um disco deslizante sobre outro disco fixo, que têm aberturas distribuídas de modo a, numa posição, fechar a passagem da água e após uma volta de 90 graus fazer coincidir as aberturas para deixar passar a água. O mecanismo 1 de fecho inclui ainda um par de sensores 35 para detectar a posição do disco, aberta ou fechada, em que os sensores 35 estão ligados e enviam o sinal de posição do disco ao dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás. O medidor 18 também conta com uma bateria 8 alojada por cima da câmara de fornecimento e corte, que fornece energia ao dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás, aos meios electrónicos para registar o consumo bidireccional de água ou gás, ao motor que acciona o mecanismo de fecho e ao ecrã de cristal líquido. A água que circula pelo orifício 39 de entrada do medidor 18 do corpo 31 principal entra na câmara 32 de medição, fazendo esta circulação de água com que o disco 44 rotativo (ou as aletas no caso de uma câmara da velocidade) da câmara 32 de medição rode, fazendo com que o elemento 9 magnético também rode, transmitindo este movimento ao primeiro elemento 2 sensor, que está ligado electricamente a um dispositivo 34 de conversão conversor de sinal magnético a sinal digital, em que o dispositivo 34 de conversão transmitirá o sinal digital a um microcontrolador (não mostrado) do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás, que registará os metros cúbicos que circulam pelo medidor 18, mais tarde, a água circula pelo mecanismo 1 de fecho 20 da câmara 43 de fornecimento e fecho, que se pode encontrar aberto ou fechado segundo a instrução que receba do microcontrolador, se se encontrar aberto, a água circulará para o utilizador.

De um modo preferido, o medidor 18 da presente invenção compreende segundos elementos 3 sensores de segurança para registar a abertura de qualquer uma das coberturas 37, 38 protectoras, inferior ou superior. Os segundos elementos 3 sensores de segurança estão ligados ao dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás. No caso em que, pelo menos, uma cobertura 37, 38 inferior ou superior do medidor 18 esteja desengatada do corpo 31 principal do medidor, o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás do medidor, emitirá um sinal para accionar o mecanismo 1 de fecho da câmara 43 de fornecimento e fecho para fechar automaticamente o seu serviço até que um técnico da companhia o reactive, o medidor é bidireccional, isto significa que acumula sempre o consumo de forma positiva independentemente da ligação.

No caso de fornecimento de água de modo interrompido, o medidor 18 compreenderá um elemento sensor adicional para detectar a passagem de água na linha de alimentação. 0 elemento sensor de passagem de água está ligado ao dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás com o objectivo de receber um sinal do elemento sensor (não mostrado) para detectar a passagem da água. No caso de não se detectar a passagem de água (ou seja, ar na linha de fornecimento) , o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás 21 emitirá um sinal para abrir uma válvula de descarga (não mostrada) para drenar o ar aprisionado na tubagem e que poderia circular através do medidor e ser registado como consumo. A Figura 3 ilustra um diagrama funcional simplificado em blocos de um medidor de água ou gás que incorpora o sistema de pré-pagamento sem fios para controlar o fornecimento de m3 e obter informação relevante do mesmo, apropriado para ser utilizado de acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção.

Na câmara 32 de medição gera-se um registo do volume que passa pelo medidor 18 e este é transferido por meio de um elemento 2 sensor magnético para um dispositivo de conversão de sinal magnético para sinal digital que regista e converte as voltas do disco rotativo dentro da câmara 32 de medição, independentemente do sentido de rotação, já que o elemento 2 sensor magnético só regista a polaridade do íman, a qual ocorrerá em qualquer sentido em que se escoe a água ou gás, o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás recebe o sinal proveniente do dispositivo de conversão de sinal magnético em digital e processa o referido sinal por meio de um microcontrolador 6 que faz o cálculo das voltas para o converter num volume em m3 de água ou gás que é, depois, apresentado no ecrã 4 de cristal liquido e também deste modo se grava numa memória permanente do microcontrolador 6. 0 microcontrolador 6 do dispositivo electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás é alimentado electricamente por uma bateria 8. 22 0 microcontrolador 6 do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás também recebe um sinal proveniente dos segundos elementos 3 sensores (por exemplo, sensores magnéticos) para detectar se alguma das coberturas do medidor foi removida.

Numa forma de realização alternativa, particularmente relacionada com a medição de água, o microcontrolador 6 do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás recebe um sinal de um elemento 10 sensor adicional para detectar a passagem de água. No caso de não detectar a passagem da água, o microcontrolador 6 accionaria a válvula 11 de descarga para drenar o ar aprisionado na tubagem.

Como já mencionado, o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás compreende um microcontrolador 6, um elemento 7 sem fios de leitura-escrita e um controlador do dispositivo 5 de corte de fornecimento. O microcontrolador 6 exibe, entre outras variáveis, a informação de m3 de água ou gás disponível para o utilizador previamente paga, assim como qual o momento em que se pode descarregar a quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos de um cartão 15 sem fios e informação sobre o estado da bateria 8. O elemento 7 sem fios de leitura-escrita tem a função de detectar um cartão 15 de pré-pagamento para, depois, emitir um sinal de cartão válido para o microcontrolador 6 para iniciar, deste modo, o controlo do sistema de pré-pagamento sem fios e fornecimento de m3 de água ou gás ao medidor. 23

De um modo geral, o elemento 7 sem fios de leitura-escrita é activado periodicamente por instrução do microcontrolador 6. Numa forma de realização alternativa, o microcontrolador 6 activará o elemento 7 sem fios de leitura-escrita por meio de um sinal emitido por um botão 12 colocado na cobertura superior do medidor 18 para iniciar o processo de transferência de informação entre o cartão 15 inteligente sem fios e o medidor 18 de pré-pagamento. 0 elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartão inteligente do sistema de pré-pagamento sem fios da presente invenção descarrega, num primeiro modo, a informação do cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento para um microcontrolador 6. Num segundo modo, o elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartão inteligente transmitirá a informação do microcontrolador 6 do medidor 18 ao cartão 15 inteligente. A comunicação de informação entre o cartão 15 inteligente sem fios e o medidor 18 ocorre através de uma antena 17 de circuito impresso e uma memória introduzida no cartão 16 de pré-pagamento sem fios, que são sensíveis à banda de radiofrequência em que se transmite. De um modo preferido, o elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartão é um circuito integrado que detecta a presença de um cartão de pré-pagamento sem fios, interpreta os comandos do cartão de pré-pagamento sem fios e gera e emite um sinal de potência de radiofrequência. A referida antena 14 também capta as mudanças do sinal de potência de radiofrequência emitido, sendo o protocolo de transmissão de dados por radiofrequência especificado na norma ISO 14443-3A e também especificado pela norma ISO 14443-4A ou qualquer outro protocolo de transmissão de dados por radiofrequência adequado para essa finalidade. 24 0 elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartão gera e emite um sinal de potência de radiofrequência através da antena 14 do medidor 18. A mudança do sinal de potência de radiofrequência apreendido pela antena 14 é causada pela presença de um cartão 15 inteligente sem fios de pré-pagamento. Quando o elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartão inteligente detecta a presença de um cartão 15 de pré-pagamento, lê e descarrega o montante de m3 pré-pago do cartão 15 sem fios de pré-pagamento para o microcontrolador 6 após verificação e validação do cartão 15 por meio de um módulo de encriptação/desencriptação do referido elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartões. Ou seja, o módulo de encriptação/desencriptação do elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartões verifica e valida, por meio das assinaturas digitais, a informação gravada na memória do microcontrolador 6, tal como, por exemplo, o número de medidor, número de contrato, última data de carga do cartão, chaves de segurança, dados da quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos, quantidade de m3 pré-pagos a transferir para o medidor por descarga, etc. Se esta informação não for verificada e validada, o leitor não descarregará o montante ou informação de pré-pagamento do cartão 15 no medidor 18. No caso de pré-pagamento de fornecimento de água e, de modo mais particular, fornecimento de água de modo interrompido, descarrega-se ainda informação sobre o horário de fornecimento de água de modo interrompido.

Depois de o cartão 15 sem fios de pré-pagamento ser verificado e validado, os dados do montante pré-pago de fornecimento de m3 de água ou gás são descarregados do cartão 15 inteligente sem fios para o microcontrolador 6, através do elemento 7 sem fios de leitura-escrita, em que o 25 microcontrolador 6 se encarrega de reduzir o montante de m3 de acordo com o que o utilizador vai consumindo. De um modo geral, a informação do montante ou quantidade de m3 pré-pagos é armazenada na memória Flash do microcontrolador 6 e este encarrega-se de controlar a redução do montante pré-pago de fornecimento de m3 de água ou gás conforme o utilizador consome um m3.

Em alternativa, a informação relevante sobre os dados históricos do medidor que são transmitidos do medidor e que se gravarão no cartão 15 inteligente de pré-pagamento sem fios, também é armazenada na memória Flash do microcontrolador 6. Por conseguinte, a troca de informação entre o medidor 18 e o cartão 15 inteligente é efectuada, particularmente, pelo microcontrolador 6 através do elemento 7 sem fios de leitura-escrita.

Numa forma de realização alternativa da presente invenção, o sistema de pré-pagamento sem fios para medidores da água e gás por cartão inteligente sem fios inclui um mecanismo 1 automático de corte de fornecimento de água ou gás ao utilizador 19. No que se refere, em particular, à Figura 3, mostra-se que o dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás e um controlador 5 que controla um mecanismo 1 de corte/restabelecimento de fornecimento de água ou gás. Numa forma de realização preferida da presente invenção, o microcontrolador 6 sabe quantos m3 de água ou gás falta consumir pelo utilizador. Por conseguinte, o microcontrolador 6 controlará o fornecimento ou corte de fornecimento de água ou gás ao utilizador 19. 26

Tipicamente, o corte da água ou gás do utilizador 19 ocorrerá quando o montante disponível de água ou gás armazenado na memória do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás do medidor 18 que é lido pelo microcontrolador 6, é igual a zero. 0 fornecimento de água ou gás será restabelecido quando o montante disponível de água ou gás armazenado na memória do medidor 18 que é lido pelo microcontrolador 6, é superior a zero. Em qualquer momento, o microcontrolador 6 do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás lerá o montante disponível em m3 do utilizador. 0 corte e/ou o restabelecimento de fornecimento de água ou gás são proporcionados por meio de um controlador 5 do dispositivo 13 electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás que emite um sinal para o mecanismo 1 de corte/restabelecimento de fornecimento, formado por um jogo de engrenagens, um disco deslizante e um disco fixo disposto de modo a abrir ou fechar o fornecimento de água ou gás, em que o mecanismo 1 de corte/restabelecimento de fornecimento pode ser, numa forma de realização preferida, uma válvula accionada por um motor que acciona um jogo de engrenagens e também o disco deslizante sobre outro fixo, que têm aberturas distribuídas de modo a que, numa posição, se fecha a passagem da água e após uma volta de 90 graus as aberturas coincidem para deixar passar a água que abre ou fecha o fornecimento de água ou gás. O fornecimento de água ou gás pode ser cortado por meio do controlador do motor 5, tendo este controlador 5 como função abrir e fechar a válvula 1 quando o microcontrolador 6 o exigir através de um sinal de corte ou abertura que fornece energia eléctrica ao motor que 27 acciona a válvula, o controlador 5 abre ou fecha por meio de um dispositivo de estado sólido. Quando o microcontrolador 6 lê um montante disponível de m3 armazenado na memória não volátil igual a zero, este microcontrolador 6, em primeiro lugar, verificará o estado da válvula por meio dos sensores 35 instalados no mecanismo 1 de fecho e, assim, saberá qual a posição da válvula, aberta ou fechada e, depois, emitirá um sinal de corte para o controlo 5, se apropriado.

Numa forma de realização alternativa da presente invenção, o sistema de pré-pagamento sem fios para medidores da água e gás por cartão 15 inteligente sem fios pode ser configurado de modo a que o medidor 18 possa abrir e fechar a uma hora específica do dia, utilizando um temporizador interno para accionar o controlador 5 de abertura e fecho no momento preestabelecido no mecanismo 1 de fecho.

Como mencionado previamente, o cartão 15 inteligente será reutilizável e específico para cada medidor, ou seja, não poderá ser utilizado em mais que um medidor de água ou gás. 0 cartão inteligente de pré-pagamento sem fios inclui um microcontrolador 16 e uma antena 17. A informação personalizada do cartão é gravada na memória interna do microcontrolador 16. De um modo preferido, o cartão inteligente pode ter o tamanho de um cartão de crédito convencional e estar de acordo com a norma ISO 14443-1, 14443-2, 14443-3, 14443-4, embora isto não seja obrigatório. Além disso, a utilização de cartões inteligentes de pré-pagamento sem fios num sistema de pré-pagamento de fornecimento de m3 para medidores de água ou gás da presente invenção têm duas funções principais: 1) descarregamento da quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos para o medidor, 2) recepção, no cartão sem fios, da informação de m3 da água ou gás 28 consumida(o) durante a vida do medidor, sem necessidade de contratar um funcionário que faça a leitura ou incorporar sistemas sofisticados e dispendiosos.

Em funcionamento, o sistema de administração de pré-pagamento de água ou gás por cartão inteligente sem fios da presente invenção é carregado com os irú no medidor através do dispositivo electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de que realiza as operações de detecção e validação de um cartão de pré-pagamento, assim como o controlo do sistema de pré-pagamento e fornecimento de m3 de água ou gás para o medidor de acordo com o fluxograma das Figuras 4 e 4A. Em particular, o microcontrolador 6 controla o sistema de pré-pagamento da presente invenção, assim como as comunicações no que se refere ao pré-pagamento entre o medidor 18 e o cartão 15 de pré-pagamento.

Antes de iniciar as funções de controlo e comunicações, o microcontrolador 6 inicializa as portas série de comunicação com as quais comunicará e configura o elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes, por exemplo, com a norma ISO 14443-4A. Depois de as portas terem sido inicializadas e o elemento 7 sem fios de leitura-escrita configurado, o microcontrolador 6 lê os dados armazenados, tais como o n° de série de cliente, m3 de água ou gás armazenados durante a vida do medidor (o número de série do medidor só será lido nesta parte do programa porque este nunca muda) . Após ter lido os dados, inicializa-se um temporizador interno do microcontrolador 6 para gerar uma interrupção a cada 70 milissegundos para que o referido microcontrolador 6 realize uma tarefa específica. O microcontrolador 6 passa, depois, para um estado inactivo, ou seja, deixa de ter actividade e fica a "dormir" para conservar o 29 máximo de energia da bateria. O microcontrolador 6 só pode sair do estado inactivo pela interrupção do temporizador, o que é efectuado por meio do botão 12 mencionado na Figura 3.

Deste modo, se o temporizador gerar um sinal de interrupção (bloco 10), o microcontrolador 6 examina o estado dos sensores das coberturas superior e inferior do medidor (bloco 20) e se for activado, o microcontrolador 6 emite um sinal para o mecanismo 1 de fecho/abertura de fornecimento da água ou gás por meio do controlador 5 de corte de fornecimento (bloco 30) para fechar a válvula e o fornecimento só será restabelecido quando o medidor for reiniciado (ou seja, até que se desactive o alarme dos sensores das coberturas superior e inferior).

Na forma de realização especifica para um medidor da água, o microcontrolador 6 verifica ainda o estado do sensor 10 de água (bloco 40), se o escoamento de água não for detectado, o microcontrolador emitirá um sinal para abrir uma válvula 11 de descarga para drenar o ar que se encontra na tubagem de água (bloco 50) e o microcontrolador 6 verifica se há instruções especificas de abertura e fecho por horário (bloco 60), caso isso se verifique, a informação é gravada na sua memória (100) flash.

Na forma de realização especifica para um medidor de gás, o microcontrolador 6 não executa os blocos 40, 50 e 60.

Posteriormente, o microcontrolador 6 lê o saldo do medidor, os m3 de água ou gás acumulados por meio do elemento 2 sensor (bloco 90), independentemente do sentido do escoamento de água ou gás, já que o elemento 2 sensor detecta polaridades do íman independentemente do sentido de escoamento da água ou gás, sendo 30 a medição bidireccional. 0 microcontrolador 6, depois, espera por um sinal de interrupção (bloco 80) por meio da detecção da presença do cartão 15 sem fios ou por meio do accionamento do botão 12 de descarga.

Depois de o microcontrolador 6 ler os dados armazenados na sua memória Flash (bloco 100), este verifica e muda o estado da válvula do mecanismo 1 de fecho/abertura de fornecimento de água ou gás relativamente ao saldo pré-pago do utilizador. 0 microcontrolador 6, com base na informação obtida no (bloco 100), verifica se o saldo pré-pago de fornecimento é superior a 0 (bloco 110), se o saldo não for superior a o, então, verifica se válvula do mecanismo 1 de fecho/abertura de fornecimento de água ou gás está fechada (bloco 120). Se o resultado da verificação do estado da válvula 1 do (bloco 120) for negativo, então, o microcontrolador 6 envia um sinal para o controlador 5 que executa a função de fechar a válvula do mecanismo 1 de f echo/abertura de fornecimento de água ou gás (bloco 130) para cortar o fornecimento de água ou gás ao medidor 18. Depois de fechar a válvula 1 no (bloco 130), o microcontrolador 6 lê a informação exibida no ecrã do medidor 18 (bloco 160). No entanto, se o resultado determinado no bloco 120 for satisfatório, ou seja, a válvula 1 está fechada, então o microcontrolador 6 lê a informação exibida no ecrã do medidor 18 (bloco 160) .

Caso contrário, se o saldo lido no (bloco 110) for superior a zero, então, o microcontrolador 6 verifica se a válvula 1 está aberta (bloco 140). Se o resultado da verificação do estado da válvula 1 do (bloco 140) for negativo, então, o microcontrolador 6 envia um sinal para o controlador 5 que executará a função de abrir à válvula 1 (bloco 150) para permitir o fornecimento de 31 água ou gás ao utilizador 19. Depois de abrir a válvula 1 no (bloco 150), o microcontrolador 6 lê a informação exibida no ecrã do medidor 18 (bloco 160) . No entanto, se o resultado determinado no (bloco 140) for afirmativo, ou seja, a válvula 1 está aberta, então, o microcontrolador 6 lê a informação exibida no ecrã do medidor 18 (bloco 160). A seguir à verificação do estado em que está a válvula do mecanismo 1 de f echo/abertura de fornecimento da água ou gás, como descrito nos (blocos 110 a 160), o microcontrolador 6 analisa que ecrã é exibido no medidor (bloco 170) . Se o ecrã exibido no (bloco 170) for "Pré-pago", então, o microcontrolador 6 verifica se o gerador de radiofrequência (bloco 180) do elemento 7 sem fios de leitura-escrita de cartões inteligentes está ligado para iniciar a busca de um cartão de pré-pagamento. Se a determinação no (bloco 180) for negativa, não se gera o sinal para ligar a radiof requência (bloco 190) e, depois, o microcontrolador 6 regressa para o estado inactivo para conservar o máximo de energia da bateria 8 enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e reinicia a rotina descrita nos blocos (10 a 180). No caso afirmativo no (bloco 180), ou seja, a radiofrequência está ligada, então, começar-se-á a emitir-se o sinal de radiofrequência através da antena 14 para detectar a presença de um cartão 15 inteligente sem fios na sua proximidade (bloco 220).

Quando o ecrã exibido no (bloco 170) corresponde aos "m3", o microcontrolador 6 verifica o estado do elemento sem fios de leitura-escrita (bloco 200), no caso de o elemento sem fios de leitura-escrita estar desligado, o microcontrolador 6 regressa ao estado inactivo para conservar o máximo de energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e reinicia a 32 rotina descrita nos (blocos 10 a 180). Se o resultado da verificação do estado do elemento sem fios de leitura-escrita for negativo, ou seja, o elemento sem fios de leitura-escrita está ligado, então, o microcontrolador 6 desliga ou desactiva o elemento sem fios de leitura-escrita (bloco 210) e, depois, o microcontrolador 6 regressa ao estado inactivo para conservar o máximo de energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e reinicia a rotina descrita nos (blocos 10 a 180). O microcontrolador 6, após ter realizado as funções de ler os dados armazenados, verificar e mudar o estado da válvula 1 e verificar que o ecrã apresentado no medidor permite activar/desactivar o elemento sem fios de leitura-escrita, passará a detectar a presença de um cartão 15 inteligente de pré-pagamento sem fios e realizar a transacção de descarga do pré-pagamento.

Como mencionado previamente quando o microcontrolador confirma que o elemento sem fios de leitura-escrita está ligado, o elemento sem fios de leitura-escrita emitirá um sinal de radiofrequência através da antena 14 executando uma função de chamada de busca de cartões 15 (bloco 220) do acordo com a norma ISO 14443-3A. Depois da execução da função de chamada de busca de cartões do (bloco 220), o elemento 6 sem fios de leitura-escrita verifica se há um cartão 15 inteligente dentro do campo de detecção (bloco 230). Se existir um cartão inteligente dentro do campo de detecção no bloco 230, ocorre uma anticolisão (bloco 240) para determinar se há mais do que um cartão inteligente no campo de detecção (no caso de haver mais do que um cartão 15 inteligente, um será desactivado de acordo com a norma ISO 14443-3A). Se não existir um cartão 15 inteligente dentro do campo de detecção no referido bloco 230, o 33 elemento 6 sem fios de leitura-escrita regressa ao estado inactivo para conservar o máximo da energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e se reinicia a rotina descrita nos (blocos 10 a 180).

Uma vez detectado um cartão dentro do campo, o sistema selecciona o cartão (bloco 250) de acordo com o protocolo de transmissão de dados por radiofrequência (por exemplo, o especificado na norma ISO 14443-3A e também o especificado pela norma ISO 14443-4A). Após seleccionar o cartão no (bloco 250), o elemento 7 sem fios de leitura-escrita autentica o cartão com a assinatura digital de descarregamento da quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos e com o número de série do medidor (bloco 260). O microcontrolador 6 verifica, depois, se o cartão inteligente corresponde ao medidor (bloco 270), se o cartão não corresponder a este medidor o elemento 7 sem fios de leitura-escrita regressa ao estado inactivo para conservar o máximo da energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e reinicia a rotina descrita nos (blocos 10 a 18) . No entanto, se o cartão corresponder a este medidor, então, lerá o saldo do cartão (bloco 280). Neste ponto, o microcontrolador 6 verifica se o cartão inteligente de pré-pagamento tem saldo (bloco 290), se a determinação no (bloco 290) for negativa, o microcontrolador 6 regressa ao estado inativo para conservar o máximo de energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) e reinica a rotina descrita nos blocos (30 a 180) . Se se determinar que o resultado da verificação do (bloco 290) é afirmativo, então, o microcontrolador permitirá o descarregamento do saldo do cartão 15 inteligente para a memória Flash do microcontrolador 6 (bloco 300) . Pode dar-se o caso de não se descarregar todo o saldo pré-pago num só descarregamento , já que o saldo a descarregar depende da quantidade gravada no cartao na variável 34 "Quantidade de m3 de água ou gás pré-pagos a transferir por descarga". Após descarregar o saldo no (bloco 300), o sistema lê o saldo restante no medidor (bloco 310) e soma o saldo descarregado do cartão 15 ao saldo restante no medidor (bloco 320). O novo valor do saldo pré-pago que resulta da operação realizada no (bloco 320) é enviado para a memória Flash do medidor de água ou gás (bloco 330) por meio do microcontrolador 6. Depois de receber o novo valor do saldo, ou ao mesmo tempo, o microcontrolador 6 emite para o cartão 15 inteligente (bloco 340) a informação gerada relativa à água ou gás consumida(o) pelo utilizador durante a vida do medidor e ilicitos cometidos no medidor. Após ter enviado a informação para o cartão 15 inteligente, o microcontrolador 6 regressa ao estado inactivo para conservar o máximo de energia enquanto espera por um sinal de interrupção (bloco 80) para reiniciar a rotina descrita nos (blocos 10 a 180).

Embora se tenham ilustrado e descrito formas de realização particulares da presente invenção, será óbvio, para os especialistas na técnica, que se podem fazer diversas mudanças e modificações sem divergir do espirito e do âmbito da invenção. Por conseguinte, pretende-se proteger, nas reivindicações anexas, quaisquer mudanças e modificações abrangidas pelo âmbito desta invenção.

Lisboa, 2 de Março de 2012 35

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de pré-pagamento para fornecimento de água ou gás para utilização com: i) um cartão (15) inteligente sem fios previamente carregado com uma quantidade de serviço comprada; ii) um medidor (18) de água ou gás que compreende coberturas (37, 38) protectoras, inferior e superior, um elemento (7) sem fios de leitura-escrita de cartões (15) inteligentes sem fios e um mecanismo (1) de fecho/abertura de fornecimento de água ou gás, compreendendo o método os passos de: • verificação do estado do mecanismo (D de fecho/abertura de fornecimento de água ou gás do medidor (18) para determinar se está aberto ou fechado; • detecção do estado dos sensores das coberturas (37, 38) protectoras, inferior e superior, do medidor (18) para determinar se houve tentativas de manipulação do medidor (18); • detecção da presença de um cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento dentro de um campo de detecção do medidor (18); • troca de informação entre o medidor (18) e o cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento por meio de radiofrequência; 1 • autenticação simultânea do cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento e do elemento (7) sem fios de leitura-escrita de cartões (15) inteligentes sem fios de pré-pagamento, por meio de duas ou mais assinaturas digitais e do número de série do medidor (18); • determinação da existência de saldo superior a zero da quantidade de m3 pré-pagos no cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento; • descarregamento da quantidade de serviço comprada em forma de m3 pré-pagos do cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento seu armazenamento na memória do medidor (18); • carregamento de toda a informação gerada sobre o estado do medidor (18) no cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento e sua gravação na memória do referido cartão (15) inteligente sem fios de pré-pagamento; e • registo electrónico do consumo de água ou gás, caracterizado por compreender ainda os passos de: verificação da existência de informação de fornecimento de água num horário predeterminado, quantidade de metros cúbicos predeterminada ou ambos, por um elemento (7) sem fios de leitura-escrita de cartão (15) inteligente do medidor (18); detecção do escoamento de água através do medidor (18); e 2 no caso de não detectar qualquer escoamento de água, emissão de um sinal para abertura de uma válvula (11) de descarga para drenagem do ar existente na tubagem de água que poderia circular através do medidor (18) e ser registado como consumo.
2. 2. Medidor (18) para registar o consumo bidireccional de água ou gás que compreende: um corpo (31) principal de medidor (18) que tem um orifício (39) de entrada e um orifício (41) de saída; uma câmara (32) de medição disposta dentro do corpo (31) principal do medidor (18); uma câmara (43) de fornecimento e fecho disposta dentro do corpo (31) principal do medidor (18) e em comunicação fluida com a câmara (32) de medição; uma válvula de fornecimento/corte de água ou gás disposta dentro da câmara (43) de fornecimento e fecho; um par de coberturas (37, 38) protectoras, inferior e superior, dispostas sobre a parte inferior e superior do corpo (31) principal do medidor (18); e um ecrã (4) de cristal líquido disposto na cobertura (38) protectora superior; caracterizado por compreender: 3 um dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás alojado dentro da cobertura (38) protectora superior do corpo (31) principal do medidor (18); em que a câmara (32) de medição inclui meios para registar o consumo bidireccional de água ou gás, em que os meios para registar o consumo bidireccional compreendem um disco (44) rotativo, um par de coberturas (45, 46), superior e inferior, que envolvem o disco (44) rotativo; uma haste (49) que tem uma extremidade disposta centralmente e estendida para cima desde o disco (44) rotativo através da cobertura (45) superior que envolve o disco 44 (44) rotativo; e um elemento (9) magnético disposto na extremidade oposta da haste (49); um primeiro elemento (2) sensor colocado adjacente à superfície externa da câmara (32) de medição do corpo (31) principal do medidor (18) e dentro da cobertura (45) protectora superior, em que o primeiro elemento (2) sensor regista o movimento giratório do elemento (9) magnético transmitido pelo disco (44) rotativo para, depois, calcular o volume de m3 que circulam pela câmara (32) de medição, em que o primeiro elemento (2) sensor está apto a registar o consumo de água ou gás independentemente do sentido de escoamento do fluido; um dispositivo (34) de conversão de sinal magnético em sinal digital ligado ao primeiro elemento (2) sensor para converter o sinal magnético, produzido pelo movimento giratório do elemento (9) magnético, num sinal digital, em que o dispositivo (34) de conversão está ainda ligado, 4 electricamente, ao dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás, em que o dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, controlo de pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás recebe o sinal digital para, depois, o transmitir para o ecrã (4) de cristal liquido para ser visualizado; um mecanismo (1) de fecho que inclui um jogo de engrenagens, um disco deslizante e um disco fixo dispostos de modo a abrir ou fechar o fornecimento de água ou gás, em que o jogo de engrenagens de abertura ou fecho é accionado por um motor (5), que é controlado pelo dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás que está ligado electricamente ao referido motor (5); uma antena (17) de circuito impresso para a comunicação de informação por radiofrequência entre um cartão (15) inteligente sem fios e o dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás do medidor (18); e uma bateria (8) alojada por cima da câmara (43) de fornecimento e corte, que fornece energia ao dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás, aos meios para registar o consumo bidireccional de água ou gás, ao motor (5) que acciona o mecanismo (1) de fecho e ao ecrã (4) de cristal liquido. 5
3. 3. Medidor (18), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por cada uma das coberturas (37, 38), protectoras, inferior e superior, compreender um segundo elemento sensor para registar a abertura de qualquer uma das coberturas (37, 38), inferior e superior, em que, no caso de, pelo menos, uma cobertura, superior ou inferior, do medidor (18) ser desengatada do corpo do medidor (18), o medidor (18) fecha o seu serviço automaticamente até que um técnico da companhia o restabeleça.
4. 4. Medidor (18), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a água que circula pelo orifício (39) de entrada do corpo (31) principal do medidor (18) entrar na câmara (32) de medição, fazendo com que o disco (44) rotativo gire e transmita, deste modo, o seu movimento giratório ao elemento (9) magnético por meio da haste (49), em que o primeiro elemento (2) sensor detecta o número de voltas do elemento (9) magnético.
5. 5. Medidor (18), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o mecanismo (1) de fecho incluir ainda um par de sensores (35) para detectar a posição do disco deslizante, aberto ou fechado, em que os sensores (35) estão ligados ao, e enviam o sinal de posição do disco deslizante para o, dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás.
6. 6. Medidor (18), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o medidor (18) compreender, no caso de fornecimento de água de modo interrompido, um elemento (2) 6 sensor para detectar a passagem de água na linha de alimentação e uma válvula (11) de descarga. Medidor (18), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o elemento (2) sensor de passagem de água estar ligado ao dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento de água ou gás para receber um sinal do elemento (2) sensor que detecta a passagem de água e, no caso de não se detectar passagem de água, o dispositivo (13) electrónico sem fios de medição, pré-pagamento e corte de fornecimento enviará um sinal para abrir uma válvula (11) de descarga para drenar o ar aprisionado na tubagem que poderia circular através do medidor (18) e ser registado como consumo. Lisboa, 2 de Março de 2012