ES2331223A1 - Sistema de prepago para medidores de energia electrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo automatico de corte de suministro. - Google Patents
Sistema de prepago para medidores de energia electrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo automatico de corte de suministro. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de prepago para medidores de energía
eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo
automático de corte de suministro.
La presente invención se refiere al uso de un
medidor completamente integrado de una sola pieza, cubierto
totalmente y sin contacto con el exterior, que incorpora un sistema
de prepago y un método más eficiente para controlar el suministro
de energía eléctrica y obtener información relevante del medidor
mediante tarjetas inteligentes sin contacto.
Description
Sistema de prepago para medidores de energía
eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo
automático de corte de suministro.
La presente invención se refiere a un sistema de
prepago para medidores de energía eléctrica, y más particularmente
a un sistema y método más eficiente para controlar el suministro de
energía eléctrica y obtener información relevante del medidor
mediante el uso de tarjetas inteligentes sin contacto.
Las compañías suministradoras de energía
eléctrica han realizado tradicionalmente la lectura y elaboración
de facturas para cobrar los servicios de suministro después de que
han sido utilizados estos servicios por el cliente consumidor.
Recientemente, se han propuesto en el estado de la técnica sistemas
de prepago para el suministro de servicios públicos por ejemplo
luz, agua o gas, como una forma de superar algunos de los
inconvenientes de los sistemas de cobro tradicionales.
Una clase de sistemas de prepago fue diseñada de
tal manera que la compra del suministro de electricidad (agua o
gas) se hace directamente en una estación central y la información
con respecto a la cantidad comprada se comunica después al
emplazamiento del cliente donde se consume el suministro. En el
emplazamiento (local, establecimiento, hogar, etc.) del cliente se
instala un dispositivo de medición que recibe la información de la
comunicación del prepago y acredita la cantidad comprada en la
estación central. Normalmente, el dispositivo de medición de
electricidad se instala en el exterior del negocio u hogar y una
terminal que lee la información de prepago se coloca con el medidor
o se conecta por medio de un cable o a través de los cables de
suministro eléctrico al medidor, el cual en cambio está situado en
el interior. Una desventaja de esta clase de sistemas de prepago es
que son difíciles de instalar y son caros. Otro problema con este
sistema típico de prepago es que no proporciona ninguna
comunicación de respuesta acerca de la información del consumo, de
cómo se utiliza el crédito, de dónde o qué medidor está utilizando
el crédito, ni información sobre actividades ilícitas y
manipulación del medidor.
Otra clase de sistemas de prepago conocido
también se basa en la compra del suministro de electricidad
directamente en una estación central o estaciones previamente
determinadas, almacenándose la información de la cantidad de
suministro comprada en una tarjeta magnética o en tarjetas
inteligentes de contacto. Este sistema de prepago particular
requiere el uso de un medidor electrónico que comprende un
dispositivo lector de la tarjeta o llave magnética y una serie de
dispositivos de control adicionales para controlar el suministro de
la energía eléctrica.
Ejemplos del tipo de sistema de prepago
mencionado anteriormente se describen en la patente estadounidense
nº 4.240.030 titulada "Intelligent Electric Utility
meter" concedida a Jess R. Baterman y colaboradores el 16 de
diciembre de 1960, la cual describe un medidor inteligente que usa
una tarjeta magnética insertable para regular el suministro de
energía. La patente estadounidense nº 4.629.874 titulada
"Prepayment metering system" concedida el 16 de
diciembre de 1980, describe un sistema que emplea una tarjeta
inteligente y elementos adicionales para determinar el crédito para
regular el suministro de energía. La patente estadounidense nº
4.731.575 "Prepayment metering system using encoded purchase
cards" concedida el 15 de marzo de 1988 a Joseph W. Sloan,
describe un sistema que utiliza tarjetas de cinta magnética
codificada para transferir la información de compra desde la oficina
de cobro hasta el consumidor. La patente estadounidense nº
4.795.892 "Pre-paid commodity system"
concedida el 3 de enero de 1989, cedida a CIC Systems, Inc.,
consiste en un sistema que emplea un prepago activado por tarjeta
para la venta del suministro de electricidad, agua, gas, etc. La
patente estadounidense nº 4.803.632 titulada "Intelligent
utility meter system" concedida a Utility Systems Corp., el 7
de febrero de 1989, describe un medidor tipo procesador de datos
externo que tiene una pantalla que utiliza un equipo lector para
acceder y recuperar información, y un dispositivo lector de pago
por tarjeta incluido en la pantalla localizado en el interior del
inmueble. La patente estadounidense nº 4.908.769 titulada
"Commodity metering systems" concedida a Schlumberger
Electronics (UK) Ltd., el 13 de marzo de 1990, describe un sistema
de medición por prepago que comprende una llave electrónica y un
receptáculo para recibir la llave electrónica. La patente
estadounidense nº 5.146.047 titulada "Prepayment metering
system using encoded purchase cards from multiple locations"
concedida a CIC Systems, Inc., el 8 de septiembre de 1992, se
refiere a un sistema de prepago para suministrar servicios públicos
que utiliza tarjetas de cinta magnética. La patente estadounidense
nº 5.668.538 titulada "Modular electricity meter arrangement
having remotely controllable switch" concedida a Siemens
Measurements Ltd., el 16 de septiembre de 1997, describe una
disposición de medidor que comprende un módulo de prepago que tiene
aberturas para insertar tarjetas inteligentes, tarjetas de memoria,
etc. La patente estadounidense nº 6.529.883 titulada
"Prepayment energy metering system with two-way
smart card communications" concedida a David M. Yee y
colaboradores el 4 de marzo de 2003, describe un sistema de prepago
de medición de energía que emplea una tarjeta inteligente para
proporcionar comunicación bidireccional de datos para el envío de
información del cliente al proveedor del servicio.
Sin embargo, una desventaja con este tipo de
medidores de prepago con lector de tarjeta magnética o tarjeta
inteligente de contacto radica en que el lector al estar expuesto
para recibir las tarjetas de prepago se hace vulnerable a daños
(intencionados o no intencionados) por parte del usuario o en
ambientes salinos y de alta humedad relativa. Otro problema surge
cuando el lector de tarjetas está conectado por medio de un cable
al medidor, ya que dicho cable también es susceptible a sufrir
daños. Asimismo, cuando el lector está incorporado al medidor, el
medidor tiene que someterse a cambios físicos importantes
aumentando su volumen y haciéndolo vulnerable a daños por exponer
parte del mismo al medio ambiente, independientemente de volverlos
incompatibles con conectores ya existentes en el mercado como los
conectores tipo S o A.
Todavía otra clase de sistemas de prepago para
controlar el suministro de energía eléctrica son aquellos que
incorporan medios de corte de suministro cuando se ha agotado el
crédito. Un ejemplo de dicho sistema se describe en la patente
estadounidense nº 5.959.549 titulada "Communal metering
system" concedida a Andreas J. Synesiou y colaboradores, el
28 de septiembre de 1999, la cual describe un sistema de medición
que suministra electricidad previamente pagada a una pluralidad de
clientes, en donde el suministro y corte de energía se efectúa de
manera remota. Una desventaja de esta clase de sistemas de prepago
para el control del suministro de energía eléctrica es que
requieren equipos para la transmisión y recepción de información
(por ejemplo, módem) hacia y desde la central, además de ser caros.
Otro problema con este sistema es que no proporciona ninguna
información sobre actividades ilícitas y manipulación del
medidor.
Teniendo en cuenta los defectos de la técnica
anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un
sistema de prepago para controlar de manera eficiente el suministro
de energía eléctrica en medidores electrónicos instalados en el
inmueble del cliente.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que
utilice un medidor herméticamente cerrado y una tarjeta inteligente
sin contacto.
Todavía otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que
incorpore un dispositivo automático de corte de suministro de
energía.
Aún otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que
mediante el uso de tarjeta inteligente sin contacto proporcione al
proveedor del suministro información del consumo, de cómo se utiliza
el crédito, de dónde o qué medidor está utilizando el crédito, e
información sobre actividades ilícitas y manipulación del
medidor.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un método de prepago para el suministro de energía
eléctrica por medio de un sistema de tarjeta - lector sin
contacto.
La presente invención se refiere al uso de un
medidor completamente integrado de una sola pieza, cubierto
totalmente y sin contacto con el exterior, que incorpora un sistema
de prepago y un método más eficiente para controlar el suministro de
energía eléctrica y obtener información relevante del medidor
mediante tarjetas inteligentes sin contacto.
El sistema de prepago de la presente invención
comprende una tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de
suministro de energía que se encarga de detectar y validar una
tarjeta de prepago así como controlar el sistema de prepago y el
suministro de energía al medidor. En una realización preferida, la
tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de
energía incluye un elemento de lectura/escritura de tarjetas
inteligentes sin contacto, un microcontrolador, un detector de
cruce por cero del voltaje CA de suministro, un controlador del
elemento de corte de suministro y una fuente de alimentación de
dicha tarjeta de control. El sistema de prepago de la presente
invención no busca todo el tiempo una tarjeta de prepago sin
contacto, ya que desperdiciaría mucha energía para una operación que
realiza sólo pocas veces, así que la búsqueda de la tarjeta de
prepago sólo se lleva a cabo unos cuantos segundos cada minuto.
El método de prepago de energía eléctrica que
utiliza una tarjeta inteligente sin contacto y un medidor
electrónico de energía eléctrica con un elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto,
comprende las etapas de intercambiar información entre el medidor y
la tarjeta inteligente sin contacto por medio de radiofrecuencia;
autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, en
forma mutua, por medio de dos o más firmas digitales y el número de
serie del medidor; descargar y almacenar el crédito de la tarjeta
inteligente de prepago en la memoria del medidor electrónico; y
grabar la información generada sobre el estado del medidor en la
tarjeta inteligente sin contacto de prepago.
Los aspectos que se consideran característicos
de la presente invención se establecerán con particularidad en las
reivindicaciones adjuntas. Sin embargo, la invención misma, tanto
por su organización como por su método de operación, conjuntamente
con otros objetos y ventajas de la misma, se comprenderán mejor en
la siguiente descripción de ciertas realizaciones, cuando se lea en
relación con los dibujos que se acompañan, en los cuales números de
referencia similares identifican elementos idénticos, en donde:
La Figura 1 es un diagrama simplificado que
ilustra el sistema de prepago de medición de energía de acuerdo con
una realización preferida de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de bloques funcional
simplificado de un sistema de prepago incorporado en un medidor
electrónico de acuerdo con una realización preferida de la presente
invención.
Las Figuras 3 y 3A son diagramas de flujo útiles
para explicar la operación del sistema de prepago de medición de
energía de las Figuras 1 y 2.
El término "Tarjeta sin contacto" como se
utiliza en el presente documento, se refiere al intercambio de una
señal entre una tarjeta y un módulo de lectura/escritura sin el uso
de elementos galvánicos (por ejemplo, la ausencia de un contacto
óhmico del módulo de lectura/escritura hacia el circuito integrado
insertado dentro de la tarjeta), donde la potencia que hace
funcionar al circuito integrado insertado en la tarjeta se toma de
la señal generada por el módulo de lectura/escritura, la
comunicación y potencia hacia dichos circuitos integrados se lleva a
cabo mediante acoplamiento inductivo. Por lo tanto, una tarjeta sin
contacto puede estar separada desde una distancia no constante de
algunos milímetros hasta varios centímetros del módulo de
lectura/escritura y aún así haber transmisión de datos entre
ellos.
El término "tarjeta inteligente" se refiere
a una tarjeta de tamaño similar a una tarjeta de crédito de
plástico, con un circuito integrado (microprocesador, memoria o
circuito dedicado), con un lector que tiene el poder de
procesamiento de servir para varias aplicaciones, con una gran
seguridad.
Los términos "firma digital" o "llave
digital" significan una secuencia de datos, con los que se puede
descifrar una señal codificada con esta misma secuencia de
datos.
El término "actividades ilícitas" como se
emplea en la presente invención se refiere a toda actividad
realizada que tenga como fin alterar el registro de consumo de
energía eléctrica consumida por el usuario en el medidor.
El término "desconexiones" se refiere al
hecho de desconectar el medidor de energía eléctrica sin cortar el
suministro de energía eléctrica al usuario de tal modo que el
medidor no pueda registrar el consumo de energía del usuario durante
el tiempo que esté desconectado el medidor. El término
"inversiones" significa cambiar la posición mecánica del
medidor en socket de conexión, con el fin de que descuente o cuente
menos energía de la consumida realmente. El término
"derivaciones" se utiliza en el presente documento para dar a
entender el puente de mínima resistencia eléctrica colocado de
manera externa al medidor, realizado con el fin de que no toda la
corriente usada por el usuario pase por los sensores del medidor y
por lo tanto detecte menos corriente de la verdaderamente consumida
por el usuario.
El término "anticolisión" es un diálogo
entre tarjetas en el que dependiendo del número de serie de las
tarjetas se selecciona sólo una, estando especificado en la ISO
14443-3A y ISO 14443-4A.
La presente invención proporciona un sistema y
método de prepago para la medición de energía eléctrica con
comunicación de datos sin contacto, en donde el medidor electrónico
está completamente integrado de una sola pieza, cubierto totalmente
y sin contacto con el exterior. De acuerdo con la realización
preferida, el sistema y método de prepago de medición de energía
reduce los costes de instalación proporcionando un medidor
electrónico integral que permite la comunicación de datos tanto al
medidor de consumo eléctrico como al proveedor del suministro de la
energía eléctrica sin utilizar las líneas de energía existentes o
equipos de transmisión de comunicaciones a través de módems
adicionales. Además, y de acuerdo con las realizaciones preferidas
de la presente invención, la comunicación de datos sin contacto se
proporciona a través de un módulo de prepago de tarjeta inteligente
de lectura/escritura sin contacto integrado en el medidor
electrónico, en donde la tarjeta inteligente transfiere
directamente al medidor datos de la cantidad comprada y también
recibe y almacena información sobre variables del funcionamiento del
medidor así como sobre actividades ilícitas que se transfiere en
la base de datos del proveedor del suministro de energía cuando se
recarga la tarjeta inteligente sin contacto. El sistema de prepago
de energía permite el pago del servicio de suministro antes del
consumo a través del uso de una tarjeta inteligente sin contacto.
La tarjeta inteligente sin contacto se carga con fondos en una
terminal de punto de venta o directamente en la central del
proveedor de suministro de
energía.
energía.
En la presente invención, el cliente recibe la
electricidad proveniente de la estación generadora sobre las líneas
de transmisión directamente en su medidor y no es necesario
conectar el medidor a ninguna terminal de comunicación o equipo
externo que sirva de enlace (por ejemplo, enlace infrarrojo,
conexión directa por cable, un enlace de RF o comunicación por
medio de la línea de CA) para controlar el suministro de
electricidad.
La Figura 1 ilustra un diagrama simplificado de
un sistema de prepago para medición de energía de acuerdo con una
realización preferida de la presente invención. Como se muestra en
la Figura 1, sistema de prepago para medición de energía incluye
preferentemente terminales de punto de venta 20 que pueden ubicarse
en la estación central y/o en oficinas de cobro del proveedor. Las
terminales de punto de venta 20 están equipadas con un módulo de
lectura/escritura de tarjetas inteligentes 23, el cual puede ser de
tipo convencional para tarjetas sin contacto o puede ser uno de
desarrollo específico. La terminal de punto de venta 20 cuenta con
una interfaz de comunicación 27 para interconectarse a través de un
servidor 21 con un sistema de cobro que mantiene informado sobre
las cuentas de los clientes y la información almacenada en la base
de datos 22 del proveedor. El método de comunicación empleado en la
interfaz 27 puede llevarse a cabo, por ejemplo, a través de un
módem utilizando la red de Internet o una intranet, o bien un enlace
dedicado. La base de datos 22 almacenará además de la cantidad de
KWh prepagados comprados por el usuario, los KWh medidos durante la
vida del medidor, así como las actividades ilícitas realizadas por
el usuario para su análisis y toma de medidas por la compañía
suministradora de energía eléctrica.
Con el objeto de proporcionar una comunicación
segura así como validar la transmisión/recepción de datos entre la
terminal de punto de venta 20 y el servidor 21, el sistema de
prepago para medición de energía incluirá un par de módulos de
seguridad 24 y 25 que, como se observa en la Figura 1, se instalan
tanto en el servidor como en los puntos de venta. Preferiblemente,
los módulos de seguridad 24 y 25 proporcionan funciones de
encriptación y desencriptación para la transmisión de datos entre
el servidor 21 y la terminal de punto de venta 20, por ejemplo
mediante el uso de llaves digitales en donde los datos sólo podrán
ser desencriptados con el uso de dichas llaves digitales, por lo
que cuando se transmiten datos desde la terminal de punto de venta
hacia el servidor y viceversa, aún cuando la transmisión de datos
sea interceptada éstos no pueden ser descifrados si no se tienen
las llaves de desencriptación. Los datos transmitidos entre la
terminal de punto de venta 20 y la tarjeta inteligente de prepago
15 se encriptan por el modulo de seguridad 24 mediante el uso de
llaves digitales escritas en las tarjetas inteligentes 15. El módulo
de seguridad 24 proporciona además la seguridad de datos para las
transacciones que realice la tarjeta inteligente sin contacto 15 y
el módulo de escritura/lectura de tarjeta inteligente 23.
Preferentemente, la tarjeta inteligente sin contacto 15 y el medidor
electrónico 18 comprenden además módulos de
encriptación/desencriptación instalados en su microcontrolador
respectivo y/o circuito/s integrado/s (CI) de uso especifico para
sistemas de prepago para efectuar dicha función de intercambio de
información encriptada. En una realización particularmente
preferida, el módulo de encriptación del medidor electrónico se
ubica en el microcontrolador de una tarjeta de control de prepago
sin contacto y corte de suministro de energía o puede estar en el
lector de tarjetas inteligentes sin contacto.
En el momento de contratar o renovar el servicio
de suministro de energía eléctrica, la compañía suministradora
instalará un medidor electrónico con el sistema de prepago de la
presente invención en el domicilio del usuario 19 y le entregará una
tarjeta inteligente sin contacto de prepago 15 reutilizable
previamente cargada con cierta cantidad de KWh prepagados en un
punto de venta 20. En una realización preferida, la tarjeta
inteligente sin contacto de prepago 15 se personaliza con
información que se almacena en la memoria del microcontrolador,
siendo dicha información el número de medidor, número de contrato,
última fecha de carga de la tarjeta, llaves de seguridad (por
ejemplo, firmas digitales tales como aquéllas especificadas en el
sistema de encriptación Mifare© [en donde, en su realización
preferida, una llave A que sirve para descargar cierta cantidad de
KWh prepagados y una B que puede cargar y descargar cierta cantidad
de KWh prepagados en un sector de la tarjeta], o un sistema de
encriptación triple DES, etc.), datos de cantidad de KWh
prepagados, cantidad de KWh prepagados, a transferir al medidor por
descarga. En una realización particularmente preferida, la memoria
del microcontrolador de la tarjeta de prepago sin contacto es capaz
de recibir y almacenar información generada por el medidor
electrónico con respecto a la energía consumida por el usuario
durante la vida del medidor y las actividades ilícitas cometidas al
medidor.
Para iniciar el suministro de energía el usuario
aproximará la tarjeta inteligente sin contacto de prepago 15 al
elemento de lectura/escritura sin contacto del medidor electrónico
18, y dicho elemento de lectura/escritura del medidor electrónico
validará la tarjeta de prepago 15 y descargará la cantidad de KWh
prepagados, comprados total o parcialmente. La determinación de la
descarga total o parcial de la cantidad de KWh prepagados comprados
de la tarjeta 15 al medidor 18 dependerá del valor grabado en la
tarjeta respecto de la cantidad de KWh prepagados, a transferir al
medidor por descarga o cuando el crédito sea menor a este
valor de descarga. En la presente invención el término
"cantidad de KWh prepagados, a transferir por descarga"
es una cantidad predeterminada definida por el usuario o por la
compañía suministradora del servicio. Si este número es cincuenta,
cuando se acerque la tarjeta al medidor de prepago las descargas
serán de 50 en 50 KWh, excepto cuando la cantidad de KWh prepagados
restantes en la tarjeta sea menor a 50. En este caso se descargará
la totalidad de la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta en el
medidor. Simultáneamente o después de descargar la cantidad de KWh
prepagados, el elemento de lectura/escritura sin contacto del
medidor cargará en la tarjeta toda la información generada por el
medidor electrónico con respecto a la energía consumida por el
usuario durante la vida del medidor y las actividades ilícitas
cometidas al medidor. El medidor electrónico 18 desplegará
continuamente en su pantalla la información sobre la cantidad
restante del suministro de energía eléctrica prepagado para que el
usuario acuda oportunamente a una terminal de punto de venta 20 para
recargar con fondos la tarjeta inteligente sin contacto 15. La
terminal de punto de venta 20 acepta, lee y escribe datos hacia y
desde una tarjeta inteligente de prepago 15 específica para el
sistema de prepago de medición de electricidad como indica el
programa del proveedor. Como se mencionó, la tarjeta se recarga en
una terminal de punto de venta 20, pero también se descargan los
datos recogidos por la tarjeta sobre el medidor electrónico para su
envío a la base de datos 22 para que sean revisados por la compañía
suministradora de energía eléctrica. La terminal de punto de venta
20 acepta cantidades tanto en euros (o cualquier otra moneda
dependiendo del país) como en kilovatios/hora y comunica está
transacción al servidor 21 del proveedor de servicio para su
almacenamiento en la base de datos 22. Sin embargo, dicha
información al grabarse en la tarjeta inteligente de prepago 15 para
que el usuario descargue la cantidad de KWh prepagados en el
medidor 18 está en la forma de KWh. Por lo tanto, la pantalla del
medidor desplegará dicha información prepagada en la forma de
KWh.
La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques
funcional simplificado de un medidor electrónico que incorpora el
sistema de prepago sin contacto para controlar el suministro de
energía eléctrica y obtener información relevante del mismo,
apropiado para usarse de acuerdo con una realización preferida de
la presente invención. El medidor electrónico 18 de energía con
prepago incluye una tarjeta de medición de energía eléctrica 9, una
tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de
energía 3, un dispositivo de corte de suministro de energía 1 y una
antena 14.
La tarjeta de medición de energía eléctrica 9
comprende un módulo de medición de energía 10 que registra la
energía eléctrica consumida por el usuario; un microcontrolador 11
para controlar el funcionamiento del módulo de medición de energía
10 y que tiene una memoria flash donde se almacena la información
prepagada de energía eléctrica descargada de la tarjeta de control
de prepago sin contacto 3, así como información generada en el
módulo de medición 10 con respecto a la energía consumida por el
usuario durante la vida del medidor y las actividades ilícitas
cometidas al medidor (por ejemplo, desconexiones, inversiones,
presencia de derivaciones, etc.); una pantalla de cristal líquido
13 controlada por el microcontrolador 11 la cual despliega entre
otras variables la información de energía disponible por el usuario
previamente pagada, cuando se puede descargar la cantidad de KWh
prepagados de una tarjeta sin contacto 15 e información especial
indica al usuario colocar la tarjeta cerca del medidor para iniciar
la descarga de la cantidad de KWh prepagados; y una fuente de
alimentación independiente 12 para el módulo de medición 10 y el
microcontrolador 11 de la tarjeta de medición de energía 9. La
fuente de energía funciona cuando hay suministro de energía
eléctrica, funciona un segundo como máximo cuando hay un fallo de
suministro, tiempo suficiente para respaldar la información de
cualquier transacción de energía.
La tarjeta de control de prepago sin contacto y
corte de suministro de energía 3 es el módulo principal encargado
de detectar y validar una tarjeta de prepago 15 así como controlar
el sistema de prepago y el suministro de energía al medidor. En una
realización preferida, la tarjeta de control de prepago sin contacto
y corte de suministro de energía 3 comprende: un elemento de
lectura/escritura de tarjetas inteligentes sin contacto 8 que tiene
además un generador de radiofrecuencia, un microcontrolador 7, un
detector de cruce por cero de voltaje CA de suministro 6, un
controlador del elemento de corte de suministro 5 y una fuente de
alimentación 4 de dicha tarjeta de control 3. La tarjeta de control
de prepago sin contacto y corte de suministro de energía 3 no busca
todo el tiempo una tarjeta de prepago sin contacto 15, ya que
desperdiciaría mucha energía para una operación que se realiza sólo
pocas veces, así que la búsqueda de la tarjeta de prepago 15 sólo
se lleva a cabo unos cuantos segundos cada minuto.
El elemento de lectura/escritura de tarjetas sin
contacto 8 del sistema de prepago sin contacto de la presente
invención proporciona, en un primer modo, la información de la
tarjeta inteligente de prepago 15 a un microcontrolador 11 del
medidor electrónico 18 por medio del microcontrolador 7. En un
segundo modo, el elemento de lectura/escritura de tarjetas sin
contacto 8 proporciona la información del microcontrolador 11 del
medidor 18 a la tarjeta inteligente 15 a través de dicho
microcontrolador 7. La comunicación de información entre la tarjeta
inteligente sin contacto 15 y el medidor electrónico 18 se efectúa
a través de una antena de circuito impreso y una antena insertada
en la tarjeta de prepago sin contacto del medidor y de la tarjeta
de prepago 14 y 17, respectivamente, las cuales son sensibles a la
banda de radiofrecuencia en la que se transmite. Preferentemente,
el elemento de lectura/escritura de tarjetas 8 es un circuito
integrado que detecta la presencia de una tarjeta de prepago sin
contacto, interpreta los comandos de la tarjeta de prepago sin
contacto, y genera y envía una señal de potencia de radiofrecuencia.
Dicha antena 14 capta también los cambios de la señal de potencia
de radiofrecuencia enviada, siendo el protocolo de transmisión de
datos por radiofrecuencia el especificado en la norma ISO
14443-3A, e incluso el especificado por la norma ISO
14443-4A o cualquier otro protocolo de transmisión
de datos por radiofrecuencia adecuado para tal
fin.
fin.
El elemento de lectura/escritura de tarjeta sin
contacto 8 genera y envía una señal de potencia de radiofrecuencia
a través de la antena 14 del medidor 18. El cambio de la señal de
potencia de radiofrecuencia percibido por la antena 14 es provocado
por la presencia de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago
15. Al detectar el elemento de lectura/escritura de tarjeta sin
contacto 8 la presencia de una tarjeta de prepago 15, lee y
transfiere la cantidad prepagada de la tarjeta de prepago sin
contacto 15 al microcontrolador 7 previa verificación y validación
de la tarjeta 15 por medio de un módulo de
encriptación/desencriptación de dicho elemento de lectura/escritura
de tarjetas sin contacto 8. Es decir, el módulo de
encriptación/desencriptación del elemento de lectura/escritura de
tarjetas sin contacto 8 verifica y valida por medio de las firmas
digitales la información grabada en la memoria del microcontrolador
o CI de uso específico para tarjetas de prepago 16 de la tarjeta 15
tal como, por ejemplo, el número de medidor, número de contrato,
última fecha de carga de la tarjeta, llaves de seguridad, datos de
la cantidad de KWh prepagados, cantidad de KWh prepagados a
transferir al medidor por descarga, etc. Si está información no se
verifica ni se valida, el lector no descargará la cantidad o
información de prepago de la tarjeta 15 en el medidor electrónico
18.
Una vez verificada y validada la tarjeta de
prepago sin contacto 15, los datos de la cantidad prepagada de
suministro de energía eléctrica son descargados de la tarjeta
inteligente sin contacto 15 a la tarjeta de medición de energía
eléctrica 9, a través de la tarjeta de control de prepago 3, en
donde la tarjeta de medición de energía eléctrica 9 se encarga de
reducir la cantidad de energía según el usuario la va consumiendo.
Por lo general, la información de la suma o cantidad de KWh
prepagados se almacena en la memoria flash del microcontrolador 11
de la tarjeta de medición de energía eléctrica 9 y dicho
microcontrolador 11 se encarga de controlar la reducción de la
cantidad prepagada de suministro de energía eléctrica conforme el
usuario consuma un KWh según la información de consumo enviada por
dicho módulo de medición de energía.
Como alternativa, la información relevante sobre
los datos históricos del medidor que se grabarán en la tarjeta
inteligente de prepago sin contacto 15 se almacena también en la
memoria flash del microcontrolador 11 de la tarjeta de medición 9.
Por lo tanto, el intercambio de información entre el medidor
electrónico 18 y la tarjeta inteligente 15 se realiza
particularmente mediante el microcontrolador 7 de la tarjeta de
control de prepago 3 y el microcontrolador 11 de la tarjeta de
medición a través de una interfaz serie. Dicho de otro modo, el
microcontrolador 11 es el elemento que almacena la información en
su memoria flash, mientras que el microcontrolador 7 cuando detecta
la presencia de una tarjeta 15 lee los datos almacenados en la
memoria flash del microcontrolador 11 por medio de una interfaz
serie y también lee los datos de la tarjeta de prepago 15 por medio
del elemento de lectura/escritura de tarjetas de prepago 8, y sirve
de intermediario para transferir la información de un sistema a
otro.
En una realización alterna de la presente
invención, el sistema de prepago para medidores de energía
eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto incluye un
dispositivo automático de corte de suministro de la energía
eléctrica al usuario 19. Con referencia particular a la Figura 2,
en ella se muestra que la tarjeta de control de prepago incluye
además un detector de cruce por cero de energía eléctrica 6 y un
controlador del dispositivo de corte de suministro 5 que controla a
un dispositivo de corte/restablecimiento de suministro de energía
1. En una realización preferida de la presente invención, el
microcontrolador 7 de la tarjeta de control de prepago 3 sabe
cuánta energía eléctrica le queda por consumir al usuario ya que lee
esta información de la tarjeta de medición de energía eléctrica 9.
Por lo tanto, el microcontrolador 7 controlará el suministro o
corte de energía eléctrica al usuario 19.
Normalmente, el corte de la energía eléctrica
del usuario 19 se llevará a cabo cuando la cantidad disponible de
energía almacenada en la tarjeta de medición de energía eléctrica 9
del medidor 18, que se lee mediante el microcontrolador 7, sea
igual a cero. El suministro de energía eléctrica se reestablecerá
cuando la cantidad disponible de energía almacenada en la tarjeta
de medición de energía eléctrica 9 del medidor 18, que se lee
mediante el microcontrolador 7, sea mayor que cero. En todo
momento, el microcontrolador 7 de la tarjeta de prepago 3 leerá la
cantidad disponible de energía eléctrica del usuario en la tarjeta
de medición de energía 9.
El corte y/o restablecimiento del suministro de
energía se lleva a cabo por medio de un controlador de dispositivo
de corte de suministro y alarma de fallo de energía 5, en donde el
dispositivo de corte/restablecimiento de suministro 1 puede ser en
una realización preferida un relé. El suministro de energía puede
cortarse por medio del controlador de relé y alarma de fallo de
energía 5, este controlador 5 tiene como función tanto abrir como
cerrar el relé 1 cuando el microcontrolador 7 lo requiera a través
de una señal de corte o abertura, el controlador 5 abre o cierra
mediante un dispositivo de estado sólido 2 del relé. Además, el
controlador de relé y alarma de fallo de energía 5 también avisa al
microcontrolador 7 si se ha presentado un fallo de energía, éste se
entera de los fallos de energía eléctrica por medio de un detector
de cruce por cero 6, para que tome las previsiones necesarias y no
se pierda información durante un fallo del suministro eléctrico.
Todos estos están alimentados por la fuente de alimentación 4.
Cuando el microcontrolador 7 lee una cantidad
disponible de energía almacenada en la tarjeta de medición de
energía eléctrica igual a cero, dicho microcontrolador 7 enviará
una señal de corte al control de relé y fallo de energía 5. El
control de relé y fallo de energía 5 comprende un microcontrolador
(no mostrado) que tiene tres puertos de entrada y dos de salida. Un
puerto de entrada del microcontrolador sirve para indicarle que
debe cerrar el relé de corte o suministro de energía 1. Otro puerto
de entrada del microcontrolador sirve para indicarle que debe abrir
el relé de corte o suministro de energía 1, mientras que el último
puerto de entrada del microcontrolador le indica el cruce por cero
de la línea de CA (es decir, por la puesta a tierra del circuito o
cero voltios), la señal que indica el cruce por cero también le
indica la polaridad hacia donde ha cruzado el suministro de CA. En
otras palabras, este último puerto de entrada indica el momento
donde la fase se ha vuelto positiva con respecto al neutro (que es
la puesta a tierra de la tarjeta de módulo de prepago 3) y
viceversa (la fase se ha vuelto negativa con respecto al neutro).
Esta función se lleva a cabo por el detector de cruce por cero de
energía eléctrica 6 (éste es un circuito detector de nivel con
histéresis realizado con amplificadores operacionales y un divisor
de voltaje), el cruce por cero sirve para dos finalidades, una
cuando el microcontrolador del control de relé y fallo de energía 5
(no mostrado) detecta que no hay cruces por cero se infiere que el
suministro de energía eléctrica se ha visto suspendido y eso
generará una falta de suministro de energía eléctrica en la tarjeta
de control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía
3, en ese momento manda por una de sus salidas una señal para
indicarle al microcontrolador 7 que debe guardar la información
pertinente para su buen funcionamiento y para no perder datos en
las transacciones que pudiera estar realizando. La segunda finalidad
tiene como función abrir y cerrar el relé 1, este relé para
cerrarse debe recibir una señal de corriente continua (CC) entre
sus terminales de activación, y para abrirse debe recibir también
una señal en CC pero en sentido inverso a la señal que lo cierra,
así que para activarlo al detectar el cruce por cero y polaridad
del suministro eléctrico de CA, puede abrirse el relé activando un
dispositivo de estado sólido 22 cuando la polaridad de la fase sea
negativa con respecto al neutro y cerrarse activando el dispositivo
de estado sólido 2 cuando la fase es positiva con respecto al
neutro. Por el contrario, cuando el microcontrolador 7 lee una
cantidad disponible de energía mayor que cero, dicho
microcontrolador 7 enviará una señal de suministro al
microcontrolador del control de relé y fallo de energía, la cual
activa el dispositivo de estado sólido 2 del detector de cruce por
cero de energía 6 durante un ciclo de línea positivo. Se debe
entender que el controlador de dispositivo de corte de suministro y
alarma de fallo de energía 5 puede incorporarse en una pequeña
tarjeta o como una función
adicional del microcontrolador 7 de la tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía 3.
adicional del microcontrolador 7 de la tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía 3.
Como se mencionó anteriormente, la tarjeta
inteligente 15 será reutilizable y específica para cada medidor, es
decir no podrá ser utilizada más que en un medidor. La tarjeta
inteligente incluye un microcontrolador o circuito de uso especifico
en tarjetas de prepago sin contacto 16 y una antena 17. La
información personalizada de la tarjeta se graba en la memoria
interna del microcontrolador 16. Preferiblemente, la tarjeta
inteligente puede ser del tamaño de una tarjeta de crédito
convencional y seguir la norma ISO 14443-1,
14443-2, 14443-3,
14443-4, aunque esto no es obligatorio. Asimismo,
el uso de tarjetas inteligentes de prepago sin contacto en un
sistema de prepago de suministro de energía eléctrica para
medidores de electricidad de la presente invención tiene tres
funciones principales: 1) descargar la cantidad de KWh prepagados a
agregar al medidor electrónico de energía; 2) recibir los datos de
energía consumida durante la vida del medidor, actividades ilícitas
cometidas al medidor, tales como desconexiones, inversiones y
presencia de derivaciones, sin la necesidad de contratar a una
persona que realice lecturas o incorporar sistemas sofisticados y
costosos; y 3) evitar el deterioro y el desgaste mecánico del
medidor.
En funcionamiento, el sistema de prepago de
energía eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto de la
presente invención se carga al medidor a través de la tarjeta de
control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía que
lleva a cabo las operaciones de detectar y validar una tarjeta de
prepago, así como controlar el sistema de prepago y suministro de
energía al medidor de acuerdo con el diagrama de flujo de las
Figuras 3 y 4. De manera particular, el microcontrolador 7 de la
tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de
energía 3 controla el sistema de prepago de la presente invención,
así como las comunicaciones en lo referente al prepago entre el
medidor 18, la tarjeta de prepago 15 y la tarjeta de medición de
energía 9, y tiene un funcionamiento independiente al resto de los
microcontroladores del sistema.
Antes de iniciar las funciones de control y
comunicaciones, el microcontrolador 7 inicializa los puertos serie
de comunicación con los que se comunicará con el microcontrolador
11 y configura al elemento de lectura/escritura de tarjetas
inteligentes sin contacto 8 para que funcione de acuerdo con, por
ejemplo, la norma ISO 14443-4A. Una vez
inicializados los puertos y configurado el elemento de
lectura/escritura, el microcontrolador 7 lee los datos almacenados
en la tarjeta de medición de energía eléctrica 9, como son # de
serie cliente, KWh almacenados durante la vida del medidor, #
desconexiones, # inversiones, derivaciones y energía acumulada
durante la presencia de derivaciones (el número de serie del
medidor sólo se leerá en esta parte del programa porque éste nunca
cambia). Después de leer los datos, se inicializa un temporizador
interno del microcontrolador 7 para que genere una interrupción cada
70 milisegundos para que dicho microcontrolador 7 efectúe una tarea
específica. El microcontrolador 7 se pone después en estado
inactivo, es decir deja de realizar cualquier tarea y se pone a
"dormir" para ahorrar el máximo de energía, es de vital
importancia ahorrar energía para estar dentro de la norma y no
causar pérdidas económicas innecesarias a la compañía
suministradora de energía eléctrica. El microcontrolador 7 sólo
puede salir del estado inactivo por la interrupción del
temporizador o por la interrupción del fallo de suministro de
energía. Por lo tanto, el microcontrolador 7 de la tarjeta de
control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía 3
se queda en espera de una interrupción, el microcontrolador estará
en este estado la mayor parte del tiempo.
De esta manera, si el temporizador genera una
señal de interrupción (bloque 90) el microcontrolador 7 sale del
estado inactivo y lee el saldo del medidor, los KWh acumulados, el
número de desconexiones, interrupciones, derivaciones e inversiones
(bloque 100). En caso contrario, el microcontrolador 7 vuelve al
estado inactivo para ahorrar el máximo de energía en espera de una
señal de interrupción (bloque 80).
Una vez que el microcontrolador 7 realiza la
función de leer los datos almacenados en la tarjeta de medición de
energía 9 (bloque 100), éste verifica y cambia el estado del relé 1
con respecto al saldo prepagado del usuario. Basándose en la
información obtenida en el bloque 100, el microcontrolador 7
verifica que el saldo prepagado de suministro sea mayor que 0
(bloque 110), si el saldo no es mayor que 0 entonces verifica si el
relé 1 está abierto (bloque 120). Si el resultado de verificar el
estado del relé 1 del bloque 120 es negativo, entonces el
microcontrolador 7 envía una señal al controlador del dispositivo
de corte de suministro y alarma de fallo de energía 5 quien ejecuta
la función de abrir el relé 1 (bloque 130) para cortar el suministro
de energía eléctrica al medidor 18. Después de abrir el relé 1 en
el bloque 130, el microcontrolador 7 lee la información desplegada
en la pantalla del medidor 18 (bloque 160). Sin embargo, si el
resultado que se determina en el bloque 120 es satisfactorio, es
decir el relé 1 está abierto, entonces el microcontrolador 7 lee la
información desplegada en la pantalla del medidor 18 (bloque
160).
Por el contrario, si el saldo leído en el bloque
110 es mayor que cero, entonces el microcontrolador 7 verifica si
el relé 1 está cerrado (bloque 140). Si el resultado de verificar
el estado del relé 1 del bloque 140 es negativo, entonces el
microcontrolador 7 envía una señal al controlador del dispositivo
de corte de suministro y alarma de fallo de energía 5 quien
ejecutará la función de cerrar el relé 1 (bloque 150) para permitir
el suministro de energía eléctrica al medidor 18. Después de cerrar
el relé 1 en el bloque 150, el microcontrolador 7 lee la
información desplegada en la pantalla del medidor 18 (bloque 160).
Sin embargo, si el resultado que se determina en el bloque 140 es
positivo, es decir el relé 1 está cerrado, entonces el
microcontrolador 7 lee la información desplegada en la pantalla del
medidor 18 (bloque 160).
Después de verificar el estado en que se
encuentra el relé 1 como se describió en los bloques 110 a 160, el
microcontrolador 7 verifica por medio del microcontrolador 11 del
módulo de medición de energía 10 qué pantalla se encuentra
desplegada en el medidor (bloque 170). Si la pantalla desplegada en
el bloque 170 es la de "Prepago", entonces el microcontrolador
7 verifica si está encendido el generador de radiofrecuencia
(bloque 180) del elemento de lectura/escritura de tarjetas
inteligentes sin contacto 8 para iniciar la búsqueda de una tarjeta
de prepago. Si la determinación en el bloque 180 es negativa, se
genera una señal para activar la radiofrecuencia (bloque 190) y
después el microcontrolador 7 vuelve al estado inactivo para ahorrar
el máximo de energía en espera de una señal de interrupción (bloque
80) y reinicia la rutina descrita en los bloques 90 a 180. En caso
positivo en el bloque 180, es decir la radiofrecuencia está
activada, entonces se comenzará a emitir la señal de
radiofrecuencia a través de la antena 14 para detectar la presencia
de una tarjeta inteligente sin contacto 15 cercana (bloque
220).
Cuando la pantalla desplegada en el bloque 170
corresponde a la de "KWh, inversiones, desconexiones,
derivaciones", el microcontrolador 7 revisa si está desactivada
la emisión de radiofrecuencia (bloque 200), en el caso que estuviera
desactivada la emisión de radiofrecuencia, el microcontrolador 7
vuelve al estado inactivo para ahorrar el máximo de energía en
espera de una señal de interrupción (bloque 80) y reinicia la
rutina descrita en los bloques 90 a 180. Si el resultado de
verificar el estado de la emisión de radiofrecuencia es negativo, es
decir está activada la emisión de radiofrecuencia, entonces el
microcontrolador 7 apaga o desactiva las emisiones de
radiofrecuencia (bloque 210) y después el microcontrolador 7 vuelve
al estado inactivo para ahorrar el máximo de energía en espera de
una señal de interrupción (bloque 80) y reinicia la rutina descrita
en los bloques 90 a 180.
El microcontrolador 7 después de llevar a cabo
las funciones de leer los datos almacenados en la tarjeta de
medición de energía 9, verificar y cambiar el estado del relé 1, y
comprobar qué pantalla se encuentra desplegada en el medidor para
activar/desactivar la emisión de radiofrecuencia, procederá a
detectar la presencia de una tarjeta inteligente de prepago sin
contacto 15 y realizar la transacción de descarga del prepago.
Como se mencionó anteriormente cuando el
microcontrolador confirma que está activada la radiofrecuencia, el
microcontrolador emitirá una señal de radiofrecuencia a través de
la antena 14 ejecutando una función de llamada de búsqueda de
tarjetas 15 (bloque 220) de acuerdo con la norma ISO
14443-3A. Después de que se lleve a cabo la función
de llamada de búsqueda de tarjetas del bloque 220, el
microcontrolador 7 verifica si hay una tarjeta inteligente 15 dentro
del campo de detección (bloque 230). Si existe una tarjeta
inteligente dentro del campo de detección en el bloque 230, se
efectúa una anticolisión (bloque 240) para determinar si hay más de
una tarjeta inteligente en el campo de detección (en caso de que
haya más de una tarjeta inteligente 15, una será desactivada según
la norma ISO 14443-3A). Si no hay ninguna tarjeta
inteligente 15 dentro del campo de detección en dicho bloque 230,
el microcontrolador 7 vuelve al estado inactivo para ahorrar el
máximo de energía en espera de una señal de interrupción (bloque
80) y reinicia la rutina descrita en los bloques 90 a 180.
Una vez que se detecta una tarjeta dentro del
campo, el sistema selecciona la tarjeta (bloque 250) de acuerdo con
el protocolo de transmisión de datos por radiofrecuencia (por
ejemplo, el especificado en la norma ISO 14443-3A, e
incluso el especificado por la norma ISO 14443-4A).
Después de seleccionar la tarjeta en el bloque 250, el
microcontrolador 7 autentifica la tarjeta con la firma digital de
descarga de la cantidad de KWh prepagados y con el número de serie
del medidor (bloque 260). El microcontrolador verifica después si
la tarjeta inteligente corresponde al medidor (bloque 270), si la
tarjeta no corresponde a este medidor el microcontrolador 7 regresa
al estado inactivo para ahorrar el máximo de energía en espera de
una señal de interrupción (bloque 80) y reinicia la rutina descrita
en los bloques 90 a 180. Sin embargo, si la tarjeta corresponde a
este medidor entonces leerá el saldo de la tarjeta (bloque 280). En
este punto, el microcontrolador 7 verifica si la tarjeta inteligente
de prepago tiene saldo (bloque 290), si la determinación en el
bloque 290 es negativa el microcontrolador 7 vuelve al estado
inactivo para ahorrar el máximo de energía en espera de una señal
de interrupción (bloque 80) y reinicia la rutina descrita en los
bloques 90 a 180. Si se determina que el resultado de verificar el
bloque 290 es positivo, entonces el microcontrolador permitirá la
descarga de saldo de la tarjeta inteligente 15 en la memoria flash
del microcontrolador 11 de la tarjeta de medición de energía 9 por
medio de la tarjeta de control de prepago sin contacto (bloque 300).
Puede darse el caso de que no se descargue todo el saldo de prepago
en una sola descarga, ya que el saldo a descargar depende de la
cantidad grabada en la tarjeta en la variable "Cantidad de KWh
prepagados a transferir por descarga". Poco después de descargar
el saldo en el bloque 300, el sistema lee el saldo restante en el
medidor (bloque 310) y suma el saldo descargado de la tarjeta 15 al
saldo restante en el medidor (bloque 320). El nuevo valor del saldo
prepagado obtenido en la operación realizada en el bloque 320 se
envía a la memoria flash del medidor de energía (bloque 330) por
medio del microcontrolador 11. Después de recibir el nuevo valor del
saldo o al mismo tiempo, el microcontrolador 11 envía a la tarjeta
inteligente 15 (bloque 340) la información generada en el módulo de
medición 10 con respecto a la energía consumida por el usuario
durante la vida del medidor y las actividades ilícitas cometidas al
medidor (por ejemplo, como desconexiones, inversiones, presencia de
derivaciones, etc.). Después de enviar la información a la tarjeta
inteligente 15, el microcontrolador 7 vuelve al estado inactivo
para ahorrar el máximo de energía en espera de una señal de
interrupción (bloque 80) para reiniciar la rutina descrita en los
bloques 90 a 180.
Aunque se han ilustrado y descrito formas de
realización particulares de la presente invención, para los
expertos en la materia será evidente que pueden realizarse diversos
cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y el alcance de
la invención. Por lo tanto, se pretende proteger en las
reivindicaciones adjuntas cualquier cambio y modificación que estén
dentro del alcance de esta invención.
Claims (25)
1. Método de prepago de energía eléctrica que
utiliza una tarjeta inteligente sin contacto y un medidor
electrónico de energía eléctrica con un elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto,
caracterizado porque comprende las etapas de:
intercambiar información entre el medidor y la
tarjeta inteligente sin contacto por medio de radiofrecuencia;
autentificar la tarjeta inteligente de prepago y
el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes
sin contacto, en forma mutua, por medio de dos o más firmas
digitales y el número de serie del medidor;
descargar y almacenar la cantidad de KWh
prepagados de la tarjeta inteligente de prepago en la memoria del
medidor electrónico; y
grabar la información generada sobre el estado
del medidor en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.
2. El método de prepago de energía eléctrica
según la reivindicación 1, caracterizado además porque la
etapa de intercambiar información entre el medidor y la tarjeta
inteligente sin contacto incluye además las etapas de:
emitir una señal de radiofrecuencia desde el
medidor por medio de una tarjeta de control de prepago sin
contacto;
detectar la presencia de una tarjeta inteligente
sin contacto de prepago dentro del campo de detección del medidor
de energía eléctrica;
determinar si hay más de una tarjeta inteligente
sin contacto de prepago en el campo de detección del medidor de
energía eléctrica; y
seleccionar la tarjeta inteligente sin contacto
de prepago de acuerdo con un protocolo de transmisión de datos por
radiofrecuencia previamente determinado.
3. El método de prepago de energía eléctrica
según la reivindicación 1, caracterizado además porque la
etapa de autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el
elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin
contacto comprende además las etapas de:
verificar si la tarjeta inteligente sin contacto
de prepago corresponde al medidor de energía eléctrica; y
determinar si la tarjeta inteligente sin
contacto de prepago tiene un saldo mayor que cero de la cantidad de
KWh prepagados.
4. El método de prepago de energía eléctrica
según la reivindicación 1, caracterizado además porque la
etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta
inteligente de prepago al medidor electrónico puede ser parcial o
total.
5. El método de prepago de energía eléctrica
según la reivindicación 4, caracterizado además porque la
descarga parcial o total de la cantidad de KWh prepagados depende
de la cantidad predeterminada grabada en la tarjeta inteligente sin
contacto de prepago.
6. El método de prepago de energía eléctrica
según las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado además
porque la etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la
tarjeta inteligente de prepago al medidor electrónico incluye además
las etapas de:
leer el saldo restante en el medidor;
sumar el saldo total o parcial descargado de la
tarjeta inteligente al saldo restante en el medidor; y
almacenar el nuevo valor del saldo prepagado en
el medidor.
7. El método de prepago de energía eléctrica
según la reivindicación 1, caracterizado además porque la
información que se graba en la tarjeta inteligente sin contacto de
prepago consiste en la energía consumida por el usuario durante la
vida del medidor, datos recogidos por el medidor (por ejemplo
podrían ser el factor de potencia, calidad de la línea, etc.) y
actividades ilícitas cometidas al medidor tales como desconexiones,
inversiones, presencia de derivaciones, y similares.
8. El método de prepago de energía eléctrica
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado además porque el elemento de lectura/escritura
interno de tarjetas inteligentes sin contacto del medidor
electrónico se activa según la información desplegada en la
pantalla para ahorrar energía a la compañía de distribución de
energía eléctrica.
9. Método para controlar automáticamente el
suministro de energía eléctrica en un medidor electrónico de
prepago sin contacto, que utiliza un dispositivo automático de
corte de suministro y caracterizado porque comprende las
etapas de:
leer el saldo prepagado en la memoria del
medidor electrónico;
verificar si el saldo prepagado es mayor que 0;
y
verificar el estado del dispositivo automático
de corte de suministro para determinar si está abierto o cerrado;
y
generar una señal para abrir o cerrar el
dispositivo automático de corte de suministro energía eléctrica
según el saldo prepagado leído;
en donde cuando el saldo es mayor que 0 se
genera una señal para cerrar el dispositivo automático de corte de
suministro a fin de permitir el suministro de energía eléctrica al
medidor, y cuando el saldo no es mayor que 0 se genera una señal
para abrir el dispositivo automático de corte de suministro a fin
de cortar el suministro de energía eléctrica al usuario.
10. El método para controlar automáticamente el
suministro de energía eléctrica en un medidor electrónico de
prepago sin contacto, según la reivindicación 9,
caracterizado además porque dicho dispositivo automático de
corte de suministro es un relé.
11. Un método para obtener información del uso
de un medidor electrónico de prepago con elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto,
caracterizado porque comprende las etapas de:
almacenar la información generada sobre el
estado del medidor en la memoria de dicho medidor;
transmitir dicha información almacenada en el
medidor a una tarjeta inteligente de prepago sin contacto; y
descargar la información grabada en dicha
tarjeta inteligente sin contacto cada vez que el usuario recarga
con KWh prepagados dicha tarjeta reutilizable, en una base de datos
a través de un punto de venta para su posterior análisis por la
compañía suministradora de energía eléctrica.
12. El método para obtener información del uso
de un medidor electrónico de prepago con elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto,
según la reivindicación 11, caracterizado además porque la
información obtenida consiste en la energía consumida por el
usuario durante la vida del medidor, el saldo del medidor, y
actividades ilícitas cometidas al medidor tales como el número de
desconexiones, interrupciones, derivaciones, energía acumulada
durante el uso de derivaciones e inversiones.
13. Método de prepago y control de suministro de
energía eléctrica para medidores electrónicos que tienen un
elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin
contacto y un dispositivo automático de corte de suministro, que
utiliza una tarjeta inteligente sin contacto y caracterizado
porque comprende las etapas de:
leer el saldo en la memoria del medidor
electrónico;
verificar si el saldo es mayor que 0;
verificar el estado del dispositivo automático
de corte de suministro para determinar si está abierto o cerrado;
y
generar una señal para abrir o cerrar el
dispositivo automático de corte de suministro según el saldo
prepagado leído, en donde cuando el saldo es mayor que 0 se genera
una señal para cerrar el dispositivo automático de corte de
suministro a fin de permitir el suministro de energía eléctrica al
medidor, y cuando el saldo no es mayor que 0 se genera una señal
para abrir el dispositivo automático de corte de suministro a fin
de cortar el suministro de energía eléctrica al usuario;
detectar la presencia de una tarjeta inteligente
sin contacto de prepago;
intercambiar información entre el medidor y la
tarjeta inteligente sin contacto por medio de radiofrecuencia;
autentificar la tarjeta inteligente de prepago y
el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes
sin contacto, en forma mutua, por medio de dos o más firmas
digitales y el número de serie del medidor;
descargar y almacenar la cantidad de KWh
prepagados de la tarjeta inteligente de prepago en la memoria del
medidor electrónico; y
grabar la información generada sobre el estado
del medidor en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
14. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según la
reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de
intercambiar información entre el medidor y la tarjeta inteligente
sin contacto incluye además las etapas de:
emitir una señal de radiofrecuencia desde el
medidor por medio de una tarjeta de control de prepago sin
contacto;
detectar la presencia de una tarjeta inteligente
sin contacto de prepago dentro del campo de detección del medidor
de energía eléctrica;
determinar si hay más de una tarjeta inteligente
sin contacto de prepago en el campo de detección del medidor de
energía eléctrica; y
seleccionar la tarjeta inteligente sin contacto
de prepago de acuerdo con un protocolo de transmisión de datos por
radiofrecuencia previamente determinado.
15. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según la
reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de
autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de
lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto
comprende además las etapas de:
verificar si la tarjeta inteligente sin contacto
de prepago corresponde al medidor de energía eléctrica; y
determinar si la tarjeta inteligente sin
contacto de prepago tiene saldo.
16. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según la
reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de
descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de
prepago al medidor electrónico puede ser parcial o total.
17. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según la
reivindicación 16, caracterizado además porque la descarga
parcial o total de la cantidad de KWh prepagados depende de la
cantidad predeterminada grabada en la tarjeta inteligente sin
contacto de prepago.
18. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según las
reivindicaciones 13 y 16, caracterizado además porque la
etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta
inteligente de prepago al medidor electrónico incluye además las
etapas de:
leer el saldo restante en el medidor;
sumar el saldo total o parcial descargado de la
tarjeta inteligente al saldo restante en el medidor; y
almacenar el nuevo valor del saldo prepagado en
el medidor.
19. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según la
reivindicación 13, caracterizado además porque la
información que se graba en la tarjeta inteligente sin contacto de
prepago consiste en la energía consumida por el usuario durante la
vida del medidor y en las actividades ilícitas cometidas al medidor
tales como desconexiones, inversiones, presencia de derivaciones,
energía acumulada durante el uso de derivaciones y similares.
20. El método de prepago y control de suministro
de energía eléctrica para medidores electrónicos según cualquiera
de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado además porque
el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes
sin contacto del medidor electrónico se activa según la información
desplegada en la pantalla para ahorrar energía a la compañía de
distribución de energía eléctrica.
21. Un sistema de prepago y control de
suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente
sin contacto para un medidor electrónico del tipo que comprende una
tarjeta de medición de energía eléctrica que incluye un módulo de
medición para registrar la energía eléctrica consumida por el
usuario; un microcontrolador para controlar el funcionamiento del
módulo de medición de energía, el cual tiene una memoria flash para
almacenar información generada en el módulo de medición con
respecto a la energía consumida por el usuario durante la vida del
medidor y las actividades ilícitas cometidas al medidor; una
pantalla de cristal líquido para desplegar información sobre el
estado del medidor; y una fuente de alimentación independiente para
dicho módulo de medición de energía y dicho microcontrolador,
caracterizado porque el sistema de
prepago y control de suministro de energía eléctrica comprende:
- a)
- una tarjeta de control de prepago sin contacto y corte de suministro de energía, en donde dicha tarjeta de control incluye además:
- \quad
- un elemento de lectura/escritura de tarjetas inteligentes sin contacto para detectar la presencia de una tarjeta inteligente de prepago sin contacto, interpretar los comandos de la tarjeta inteligente de prepago sin contacto, y generar y enviar una señal de potencia de radiofrecuencia;
\global\parskip1.000000\baselineskip
- \quad
- un microcontrolador para intercambiar información entre el elemento de lectura/escritura de tarjetas de prepago y el microcontrolador del módulo de medición de energía del medidor, en donde dicho microcontrolador lee la cantidad disponible de energía eléctrica del usuario en la tarjeta de medición de energía;
- \quad
- un detector de cruce por cero de energía eléctrica que envía una señal al microcontrolador cuando se presenta un fallo de energía para evitar que se pierda información durante un fallo del suministro eléctrico;
- \quad
- un controlador del dispositivo de corte de suministro para abrir y cerrar dicho dispositivo de corte cuando el microcontrolador lo requiera a través de una señal de corte o abertura;
- \quad
- una fuente de alimentación de dicha tarjeta de control de prepago, en donde la fuente de energía funciona cuando hay suministro de energía eléctrica, funciona un segundo como máximo cuando hay un fallo de suministro, tiempo suficiente para respaldar la información de cualquier transacción de energía,
- b)
- un dispositivo de corte de suministro de energía; y
- c)
- un elemento de transmisión/recepción de señal.
22. El sistema de prepago y control de
suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente
sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación
21, caracterizado además porque el elemento de
lectura/escritura de tarjetas sin contacto incluye además un módulo
de encriptación/desencriptación para verificar y validar la
autenticidad de la tarjeta de prepago, codificar los datos
transferidos y verificar la validez de la información grabada en la
memoria del microcontrolador o circuito impreso de uso específico
para tarjetas de prepago de dicha tarjeta de prepago sin contacto
antes de la descarga.
23. El sistema de prepago y control de
suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente
sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación
22, caracterizado además porque la información que verifica y
valida el elemento de lectura/escritura sin contacto puede ser el
número de medidor, número de contrato, última fecha de carga de la
tarjeta, llaves de seguridad, datos de la cantidad de KWh
prepagados y/o cantidad de KWh prepagados a transferir al medidor
por descarga.
24. El sistema de prepago y control de
suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente
sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación
21, caracterizado además porque los datos de la cantidad
prepagada de energía eléctrica descargados de la tarjeta de control
de prepago sin contacto se almacenan en la memoria flash del
microcontrolador del módulo de medición.
25. El sistema de prepago y control de
suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente
sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación
21, caracterizado además porque la pantalla de cristal
líquido del medidor despliega la información de energía disponible
por el usuario previamente pagada, así como cuándo se puede
descargar la cantidad de KWh prepagados de una tarjeta de prepago
sin contacto e incluso información especial que indica al usuario
colocar la tarjeta cerca del medidor para iniciar la descarga de la
cantidad de KWh prepagados.
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