ES2924926T3

ES2924926T3 - Procedimiento para la verificación de sensores de una red de sensores y red de sensores

Info

Publication number: ES2924926T3
Application number: ES19761772T
Authority: ES
Inventors: Jörn Hartung; Jens-Christian Holst; Florian Ansgar Jaeger; Nicolas Moegelin; Katrin Müller
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2039-08-19
Also published as: PL3811035T3; WO2020043519A1; US11506525B2; CN112639410B; PT3811035T; CN112639410A; EP3811035B1; EP3617663A1; US20210341319A1; EP3811035A1

Abstract

La invención se refiere a un método para verificar sensores en una red de sensores. Esta red de sensores comprende diferentes sensores, por ejemplo, sensores calibrados (MS), sensores móviles (MOS) y sensores (SEN) que necesitan ser verificados o ya han sido verificados, que son estacionarios. De acuerdo con la invención, un sensor que ya ha sido verificado se usa como sensor de referencia para la verificación. En particular, este puede ser un sensor calibrado (MS). Otros sensores (SEN), cuyas desviaciones de medición se encuentran dentro de determinados rangos de tolerancia, pueden incluirse en la red de sensores, como se indica en cada caso con una marca en los sensores (SEN). Sin embargo, los sensores también pueden rechazarse en caso de desviaciones excesivas (indicadas con una cruz). De acuerdo con la invención, se pueden acoplar ventajosamente entre sí sensores de diferentes proveedores y redes, por lo que se puede utilizar una pluralidad de sensores disponibles, por ejemplo, para un sistema de gestión de purificación de aire. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la verificación de sensores de una red de sensores y red de sensores

La presente invención hace referencia a un procedimiento para la verificación de sensores para una red de sensores, donde en la red de sensores se encuentra al menos un sensor de referencia. Además, la invención hace referencia a una red de sensores que está preparada para posibilitar un procedimiento para la verificación de esos sensores. La invención también hace referencia a un producto de programa informático, así como a un dispositivo de provisión para un producto de programa informático de esa clase.

Es conocido el hecho de que las redes de sensores por ejemplo se utilizan para registrar datos sobre la calidad del aire, en particular en aglomeraciones urbanas, como grandes ciudades. Por ejemplo, existe una plataforma de datos abierta en Internet, www.luftdaten.info, con cuya ayuda es posible una cartografía de datos. Esos datos son puestos a disposición por sensores construidos de forma particular, o bien instalados de forma oficial. En este caso se trata de una iniciativa de la empresa Büro für Gestalten/DE - natürlich Werben, que está establecida en Stuttgart. Los sensores construidos de forma particular se componen de unidades de construcción del sensor ofrecidas de forma conveniente en cuanto a los costes, que pueden adquirirse en www.luftdaten.info. De este modo, la iniciativa representa una solución que se basa en el hecho de que el mayor número posible de usuarios adquiera las unidades de construcción del sensor, para conseguir una red de sensores que cubra la mayor superficie posible. La calidad de la red de sensores, de este modo, depende del comportamiento de compra de los usuarios. En este caso, sin embargo, existe también un problema, ya que precisamente las zonas problemáticas en cuanto a la contaminación del aire, por ejemplo, están pobladas por habitantes más bien socialmente desfavorecidos de una zona de concentración urbana, que pueden comprometerse menos con las inversiones requeridas.

Otro problema reside en que la precisión de medición de la red de sensores mencionada es evaluada como fluctuante por el proveedor. Por lo tanto, no se aspira a una precisión especialmente elevada, tal como lo comunica el propio proveedor.

La evaluación de los datos mediante bases de datos y algoritmos, por tanto, no arroja resultados especialmente precisos.

Además existen proveedores comerciales, como por ejemplo la empresa Hawa Dawa. Esta firma ofrece una red de sensores de sustancias nocivas, desarrollado de forma específica, para datos del clima y del tráfico. Una inversión correspondiente, por tanto, puede generar información exhaustiva sobre la calidad del aire en tiempo real, pero esta solución, por ejemplo, depende de que la gestión urbana de una zona de concentración urbana realice mayores inversiones en esa red. A menudo, el presupuesto requerido para ello no se encuentra disponible.

Por último, por ejemplo el Ministerio Federal del Medio Ambiente opera también un número de estaciones de medición calibradas. El Ministerio Federal del Medio Ambiente, con ese objetivo, trabaja en conjunto con los gobiernos locales. Sin embargo, la densidad de esas estaciones de medición es muy reducida, de manera que los valores de medición entre las estaciones de medición se interpolan matemáticamente o se determinan mediante modelos matemáticos. Aunque esta forma de proceder es adecuada para realizar evaluaciones a nivel nacional, sin embargo, no es posible de este modo medir o predecir de forma localmente exacta la evolución precisa de la calidad del aire en aglomeraciones urbanas. En la solicitud DE 102015218294 A1 se muestra un procedimiento conocido para la verificación de sensores.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar una red de sensores para determinar la calidad del aire que, por una parte, sea conveniente en cuanto a los costes en la adquisición, así como que aproveche los recursos de forma óptima y, por otra parte, que proporcione datos con una calidad suficiente. Además, el objeto de la invención consiste en proporcionar un procedimiento para la verificación de sensores en una red de sensores de esa clase, con la cual sea posible estructurar y/u operar una red de esa clase. Por último, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un producto de programa informático con el cual el procedimiento mencionado pueda realizarse de forma automatizada. Dicho objeto se soluciona con el objeto de las reivindicaciones indicado en la introducción, de manera que en el procedimiento se pasa por las siguientes etapas:

• se identifica el sensor,

• se controla si el sensor identificado (móvil o fijo) está registrado,

• sólo si el sensor identificado aún no está registrado, el mismo se registra,

• se localiza el sensor identificado,

• un valor de medición registrado mediante el sensor identificado se compara con un valor de medición que fue registrado al mismo tiempo y dentro de un entorno espacial definido, con el sensor de referencia,

• se determina una desviación del valor de medición del sensor identificado, del valor de medición del sensor de referencia,

• en función de la desviación, el sensor se asocia precisamente a una de al menos dos categorías.

Con ello, de manera ventajosa, el procedimiento es adecuado para proporcionar un sistema de verificación con el cual puedan verificarse todos los sensores existentes de distintos proveedores, así como de distintas redes. Para ello se utiliza un estándar diseñado para el procedimiento que, como se explica a continuación con mayor detalle, posibilita la verificación de diferentes sensores. El algoritmo que se utiliza en este procedimiento controla de forma continua la posición precisa del sensor que debe verificarse. De este modo, en la verificación pueden incluirse sensores fijos, como también sensores móviles (por ejemplo en vehículos). Los sensores fijos, naturalmente, presentan siempre la misma posición. Los sensores móviles, sin embargo, deben localizarse en diferentes lugares de la red de sensores, y también pueden abandonar la misma o bien entrar en esa red de sensores. Junto con la posición del sensor, cada paso de verificación (es decir, el proceso antes descrito) es provisto de una marca de tiempo. Esto es necesario para confirmar una medición simultánea, de manera que los valores de medición también puedan compararse, del modo antes indicado. Los sensores verificados pertenecen entonces a la red de sensores y pueden proporcionar datos que se determinan de forma local, posibilitando con ello un perfil de la calidad del aire o también otros criterios que pueden determinarse mediante una red de sensores (por ejemplo, también sería posible una red de sensores para determinar una calidad del agua en una masa de agua o en un sistema hídrico).

La decisión de si un sensor puede ser incorporado en la red de sensores, de este modo, se facilita de manera que se emplean sensores ya verificados mediante mediciones simultáneas, para valorar la calidad de un nuevo sensor. Con esa finalidad, los datos medidos son clasificados. Pueden diferenciarse distintas clases de sensores, como se explica a continuación con mayor detalle. En todos los casos existe una clase de sensor "adecuada" (es decir que la precisión es suficiente para el objetivo de la red de sensores) y una categoría "insuficiente" (es decir que ese sensor no puede integrarse en la red de sensores, pero puede controlarse nuevamente en un instante posterior o se excluye de forma definitiva de la red de sensores).

Según una configuración de la invención se prevé que estén proporcionadas al menos dos de las siguientes categorías del sensor, para la categorización de los sensores:

• la categoría 1 significa que la precisión del sensor identificado es suficiente para la verificación de otros sensores,

• la categoría 2 significa que la precisión del sensor identificado es suficiente para la utilización de los valores de medición para un procesamiento de datos,

• la categoría 3 significa que el sensor presenta una precisión demasiado reducida, donde la misma puede ser controlada nuevamente en un instante posterior,

• la categoría 4 significa que el sensor presenta una precisión demasiado reducida para ser controlada nuevamente en el procedimiento.

De este modo, de manera ventajosa, se pone a disposición un principio de categorización universal, donde el mismo también puede complementarse con otras categorías. La categoría 1 significa que el sensor es tan preciso, que el mismo proporciona una precisión suficiente para la verificación de otros sensores. Esa precisión debe ser más elevada que la precisión requerida para proporcionar valores de medición para valorar la calidad del aire. De lo contrario, la precisión de los sensores que deben verificarse no podría determinarse con una fiabilidad suficiente. La categoría 2 significa que el sensor verificado puede emplearse en el futuro al menos para determinar valores de medición de la red de sensores. Sin embargo, la precisión no es suficiente para verificar otros sensores de forma suficientemente fiable, los cuales aún no fueron integrados en la red de sensores.

La categoría 3 significa que un sensor, si bien no entra dentro del rango de tolerancia admisible, debido a los errores de medición, así como a la situación de medición, sin embargo, no debe excluirse, de manera que la calidad del sensor podría ser suficiente. Por ese motivo, el mismo puede examinarse otra vez en un instante posterior.

La categoría 4 significa que las desviaciones son tan grandes que puede excluirse que la precisión sea suficiente para el registro de los datos deseados. Ese sensor, por así decirlo, puede rechazarse de forma definitiva. Puesto que se reconocen todos los sensores que fueron identificados una vez en la red de sensores o para la red de sensores, un sensor de la categoría 4 no se verifica otra vez. Esto ofrece la ventaja de que el proceso de verificación, de este modo, puede tener lugar de forma más eficiente, ya que se evitan mediciones dobles innecesarias.

Los datos de la categoría 1, así como de la categoría 2, pueden emplearse para evaluaciones. Si se trata de una red de sensores para determinar la calidad del aire (o la calidad del agua), esos datos, por ejemplo, pueden ponerse a disposición de un servicio de información. Ese servicio de información puede comunicar información relacionada con la salud. Por ejemplo, de manera que las personas con problemas respiratorios, en el caso de una carga de ozono demasiado elevada, eviten determinadas áreas de la zona de concentración urbana, o de manera que se cierren balnearios determinados para nadar. La información también puede utilizarse para un guiado del tráfico. Por ejemplo, calles con una carga de nitrógeno demasiado elevada pueden descongestionarse mediante un guiado del tráfico. De ese modo es posible una gestión de la calidad del aire que sea facilitada mediante la red de sensores. Según una configuración de la invención se prevé que sensores, a los que se haya asociado la categoría 3, a intervalos de tiempo se sean sometidos a un nuevo control, en donde los valores de medición registrados con esos sensores se comparan con un valor de medición que fue registrado al mismo tiempo y dentro de un entorno espacial definido, con el sensor de referencia (por ejemplo con un sensor verificado de la categoría 1 o con un sensor calibrado).

A diferencia de los sensores de la categoría 4, que fueron excluidos definitivamente de la red de sensores, en el caso de la categoría 3 puede tener lugar un control de si esos sensores en general presentan una precisión suficiente y de si la medición que fue realizada para la clasificación en la categoría 3, sólo fue un valor atípico. No obstante, cuando mediciones reiteradas, por ejemplo 3, 5 ó 10 mediciones, han llevado de forma constante a una clasificación en la categoría 3, también un sensor de esa clase puede excluirse de forma definitiva de la red de sensores. Incluso cuando una única vez una medición conduzca a una asociación a la categoría 4, el sensor puede ser excluido de la red de sensores de forma definitiva.

También es posible que los sensores de la categoría 1 y/o 2 sean sometidos nuevamente a un control, a intervalos regulares. Debido a esto, por ejemplo, pueden determinarse deterioros de la calidad de los sensores, condicionados por la obsolescencia, por lo que puede ser necesario asociar a otra categoría sensores verificados en un instante posterior y, en el peor de los casos, excluirlos de la red de sensores.

Según una configuración de la invención se prevé que cada valor de medición del sensor identificado y/o del sensor de referencia, sea provisto de un instante de medición.

Esto significa que el instante de medición no sólo se utiliza para la verificación de los sensores, sino que también los datos del sensor, que después son sometidos a una evaluación, por ejemplo para determinar la calidad del aire, están provistos de forma unívoca del instante de medición, por así decirlo, como una marca de tiempo. Esto facilita evaluaciones posteriores de los valores de medición, porque los mismos también pueden archivarse con el tiempo de medición correspondiente. Una alternativa a ello es el almacenamiento de todos los datos de sensores de la red, por ejemplo en una base de datos, en la cual se almacena también el instante de almacenamiento.

Según una configuración de la invención se prevé que como sensores de referencia se utilicen sensores calibrados. Si en una red de sensores se encuentran a disposición sensores calibrados, los mismos son de especial importancia para la precisión de la red de sensores. Por ese motivo, los mismos tampoco deben someterse al procedimiento de verificación, ya que los sensores calibrados presentan una precisión suficiente para el fin de medición y la misma también se verifica regularmente mediante la Oficina de Metrología. Naturalmente, sin embargo, también es posible verificar esos sensores cuando el procedimiento de verificación no establece aquí ninguna distinción, ya que los sensores calibrados del procedimiento de verificación siempre pasan a la categoría 1. Si los sensores calibrados, sin embargo, en el marco de la identificación, ya pueden reconocerse como tales, el proceso de verificación también puede acortarse, en donde a esos sensores se asocia de inmediato la categoría 1.

Los sensores calibrados en particular también son adecuados para someter a un control los sensores ya verificados, a intervalos regulares, en cuanto a si los mismos funcionan aún de modo preciso para su tarea. Esos controles regulares, por tanto, para los sensores verificados reemplazan el proceso de calibración por el cual pasan regularmente los sensores calibrados de forma oficial.

Según una configuración de la invención se prevé que como sensores de referencia se utilicen sensores móviles, donde éstos se utilizan para la verificación de sensores, que durante un movimiento de los sensores móviles llegan al entorno espacial de los mismos. Naturalmente, el principio también funciona de forma inversa. Esto significa que los sensores de referencia se encuentran fijos en el lugar, y que un sensor que debe verificarse es móvil, por ejemplo se encuentra instalado en un automóvil. Esto puede verificarse al pasar por el sensor de referencia fijo en el lugar.

Esa configuración de la invención evidencia qué relevancia tienen los sensores móviles en la red de sensores. Ciertamente, los mismos posibilitan que también puedan verificarse redes de sensores, en la cuales la densidad de sensores aún no es tan elevada, de manera que todos los sensores se encuentren en el área de un sensor verificado. Si se verifican sensores móviles en la categoría 1, los mismos, mediante el movimiento dentro de la red de sensores, pueden contribuir a que puedan verificarse sensores que están tan alejados de otros sensores ya verificados, que de lo contrario una verificación no sería posible. La causa del problema en la red de sensores reside en el hecho de que una verificación sólo es posible cuando los sensores respectivamente se encuentran dentro de un entorno espacialmente definido. Esto significa que una comparación de los valores de medición sólo es posible cuando se encuentran presentes las mismas condiciones de medición, o al menos condiciones de medición muy similares. Por lo demás, las desviaciones de los valores de medición podrían encontrarse en condiciones de medición efectivamente diferentes, de manera que un error de medición no podría detectarse, o bien se identifica un error, aunque esto se debe a las condiciones de medición diferentes.

La definición de un entorno espacial, en el caso más sencillo, puede tener lugar de manera que el entorno rodea el sensor de forma circular, con un radio determinado. En ese caso, una verificación de nuevos sensores sólo podría tener lugar cuando la distancia del sensor (identificado) que debe verificarse y del sensor de referencia es menor que el radio del entorno espacial.

Otra posibilidad consiste en que como entornos espaciales se definan celdas de tamaño variable (superficie) y contorno (forma) (de modo similar a las celdas de una red de telefonía móvil). De este modo pueden considerarse particularidades que se relacionan con la zona de concentración urbana. Por ejemplo, en los centros de las ciudades con una alta densidad de edificaciones eventualmente es necesario estructurar una red de celdas más estrecha. Las viviendas quizás separan parques de áreas con calles, de manera que en el parque y en la calle predominan condiciones diferentes, aunque esas zonas se sitúen bien cerca una junto a otra. En zonas con una densidad de población menor, por ejemplo en un bosque urbano, probablemente predominan condiciones constantes, de manera que la celda podría ser mucho más grande.

Según una configuración de la invención se prevé que el sensor de referencia esté localizado en un medio de transporte.

La localización del sensor en un medio de transporte, de manera ventajosa, posibilita la medición en aglomeraciones urbanas, precisamente allí en donde la contaminación del aire puede ser especialmente crítica (por ejemplo cargas de nitrógeno en calles muy transitadas). Con ello, de manera ventajosa, esas áreas pueden monitorearse muy bien con los sensores móviles. Además, los medios de transporte se encuentran continuamente en movimiento (por ejemplo los medios de transporte públicos, como los autobuses), de manera que también es posible verificar siempre nuevos sensores en la red de sensores, de manera sencilla.

Según una configuración de la invención se prevé que se realice un seguimiento del recorrido del sensor de referencia localizado en el medio de transporte.

Cuando se realiza un seguimiento del medio de transporte con el sensor de referencia localizado, esa variación local puede correlacionarse con la variación en el tiempo del registro de los valores de medición. En este caso, por ejemplo, también es posible determinar la evolución de la calidad del aire en el tráfico matutino en horas pico. Por ejemplo, la carga al respirar aumenta para un ciclista si éste circula desde una zona periférica verde hacia el centro de la ciudad con mucho embotellamiento. De manera ventajosa, por tanto, también pueden determinarse datos adicionales, que en particular proporcionan datos de medición muy ilustrativos.

De manera alternativa, según la invención, el objeto se soluciona con el objeto de las reivindicaciones (red de sensores) indicado en la introducción, también de manera que la red de sensores está acoplada a una instalación para el procesamiento de datos, donde la instalación para el procesamiento de datos está diseñada para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.

Naturalmente, una red de sensores, por ejemplo para la determinación de la calidad del aire, se beneficia del procedimiento que ya se ha explicado anteriormente de forma precisa. Una red de sensores que trabaja con este procedimiento, con ello, también es adecuada para solucionar el objeto antes indicado. Las ventajas asociadas a este procedimiento ya han sido explicadas anteriormente.

Una red de sensores que funciona mediante el procedimiento indicado, por tanto, debe estar equipada con un ordenador que pueda realizar los algoritmos del procedimiento antes indicado. Ese ordenador, junto con una interfaz de emisión y recepción para los sensores, presenta también una base de datos en la que pueden almacenarse los valores del sensor. Además, en el ordenador se ejecuta un programa que se encarga del control del procedimiento en el modo antes descrito. A continuación, un programa de esa clase (producto de programa informático) se describe en detalle.

Según una configuración de la invención se prevé que esa red de sensores se encuentre instalada en una zona de concentración urbana, en particular en una ciudad.

Según una configuración de la invención se prevé que con los sensores pueda medirse la calidad del aire.

Además, en las reivindicaciones se indica un producto de programa informático con comandos de programa para realizar el procedimiento según la invención mencionado y/o sus ejemplos de ejecución, donde mediante el producto de programa informático respectivamente pueden realizarse el procedimiento según la invención y/o sus ejemplos de ejecución.

Además, en las reivindicaciones se indica un dispositivo de provisión para almacenar y/o proporcionar el producto de programa informático. El dispositivo de provisión es por ejemplo un soporte de datos que almacena y/o proporciona el producto de programa informático. De manera alternativa y/o adicional, el dispositivo de provisión es por ejemplo un servicio de red, un sistema informático, un sistema de servidor, en particular un sistema informático distribuido, un sistema de ordenador basado en la nube y/o un sistema de ordenador virtual que almacena y/o pone a disposición el producto de programa informático, preferentemente en forma de un flujo de datos.

Esa puesta a disposición, por ejemplo, tiene lugar como una descarga, en forma de un bloque de datos de programa y/o de un bloque de datos de comando, preferentemente como archivo, en particular como archivo de descarga, o como flujo de datos, en particular como flujo de datos de descarga, del producto de programa informático completo. Esa puesta a disposición, por ejemplo, sin embargo, también puede tener lugar como una descarga parcial que se compone de varias partes, y en particular puede descargarse mediante una red entre pares o puede proporcionarse como flujo de datos. Un producto de programa informático de esa clase, por ejemplo mediante la utilización del dispositivo de provisión en forma del soporte de datos, se lee en un sistema, y ejecuta los comandos de programa, de manera que el procedimiento según la invención se realiza en un ordenador.

En tanto en la siguiente descripción no se indique otra cosa, los términos "crear", "calcular", "computar", "determinar", "generar", "configurar", "modificar" y similares, preferentemente se refieren a acciones y/o procesos y/o etapas de procesamiento que modifican y/o generan los datos, y/o que transfieren los datos hacia otros datos, donde los datos en particular se presentan o pueden presentarse como variables físicas, por ejemplo como pulsos eléctricos. En particular, la expresión "ordenador" debe entenderse de forma amplia, para cubrir todos los aparatos electrónicos con propiedades de procesamiento de datos. Los ordenadores, con ello, por ejemplo, pueden ser ordenadores personales, servidores, sistemas informáticos portátiles, ordenadores de bolsillo, dispositivos de telefonía móvil y otros dispositivos de comunicaciones que pueden procesar datos de forma asistida por ordenador, procesadores y otros dispositivos electrónicos para el procesamiento de datos, que preferentemente también pueden estar agrupados en una red.

Por "asistido por ordenador", con relación a la invención, puede entenderse por ejemplo una implementación del procedimiento en la cual un ordenador o varios ordenadores realiza o realizan al menos una etapa del procedimiento, del procedimiento.

Por un "procesador", con relación a la invención, puede entenderse por ejemplo una máquina o un circuito electrónico. Un procesador en particular puede tratarse de un procesador principal (en inglés central processing unit, CPU), de un microprocesador o de un microcontrolador, por ejemplo de un circuito integrado de forma específica en cuanto a la aplicación, o de un procesador de señal digital, probablemente en combinación con una unidad de almacenamiento para almacenar comandos de programa, etc. Un procesador por ejemplo puede tratarse también de un IC (circuito integrado, en inglés integrated circuit), en particular de una FPGA (en inglés field programmable gate array, matriz de puertas lógicas programable en campo), de un ASIC (circuito integrado para aplicaciones específicas, en inglés application-specific integrated circuit) o de un DSP (procesador de señal digital, en inglés digital signal prozessor). Por un procesador puede entenderse también un procesador virtualizado o un microprocesador soft (de núcleo suave). El mismo, por ejemplo, también puede tratarse de un procesador programable que está provisto de una configuración para realizar el procedimiento según la invención mencionado. Por una "unidad de almacenamiento", con relación a la invención, puede entenderse por ejemplo una memoria legible por ordenador en forma de una memoria de trabajo (en inglés random-access memory, RAM) o de un disco duro.

A continuación, mediante el dibujo se describen otras particularidades de la invención. Los elementos del dibujo iguales o que se corresponden están provistos respectivamente del mismo símbolo de referencia, y sólo se explican varias veces cuando se presentan diferencias entre las figuras individuales.

Los ejemplos de ejecución explicados a continuación se tratan de formas de ejecución preferentes de la invención. En los ejemplos de ejecución, los componentes descritos de las formas de ejecución respectivamente representan características individuales de la invención, que pueden considerarse independientemente unas de otras, que perfeccionan la invención respectivamente también de forma independiente una de otra y, con ello, pueden considerarse también como parte de la invención de forma individual o en otra combinación diferente a la mostrada. Además, las formas de ejecución descritas también pueden complementarse mediante otras características de la invención ya descritas.

Muestran:

Figuras 1 y 2: ejemplos de ejecución de una red de sensores, donde los mismos, de forma idealizada, están representados como un mapa, y en las figuras 1 y 2 están representadas diferentes fases de la realización de un ejemplo de ejecución del procedimiento según la invención,

Figura 3 un ejemplo de ejecución del procedimiento según la invención, como un diagrama de operaciones, Figura 4 un ejemplo de ejecución de la red de sensores según la invención con una unidad de cálculo central, como un diagrama de bloques.

En la figura 1 está representada una zona de concentración urbana en forma de una ciudad CTY. En esa zona de concentración urbana hay rutas en forma de calles SRT que atraviesan como red la zona de concentración urbana. En las calles pueden estar en movimiento sensores móviles MOS que, por ejemplo, pueden estar colocados en vehículos del transporte público de corta distancia o también en automóviles particulares. Además, hay sensores calibrados MS que son monitoreados mediante una institución de metrología, oficialmente, a intervalos regulares. Con ello se asegura que los sensores calibrados MS en cualquier caso correspondan con las exigencias de precisión de las mediciones que deben realizarse.

Además, hay diferentes sensores SEN que pertenecen a diferentes proveedores o a otras organizaciones, tal como ya se explicó en la introducción, con relación al estado del arte. Esos sensores están representados mediante figuras geométricas, a saber, mediante círculos, cuadrados y pentágonos. De ese modo puede mostrarse que los mismos pertenecen a diferentes agrupaciones. De este modo, por ejemplo, todos los círculos pueden representar sensores que se ofrecieron mediante una plataforma de Internet de código abierto Esto ya ha sido explicado en la introducción. En este caso puede tratarse de sensores construidos de forma particular, que se reúnen en una red. Otros sensores pueden ser por ejemplo sensores comerciales que, por ejemplo, son operados mediante una empresa de vehículos compartidos o una empresa de alquiler de vehículos (cuadrados) o una empresa de taxis (pentágonos). Las empresas mencionadas, por ejemplo, pueden ser remuneradas por operar los sensores, como una motivación para el registro de datos de medición.

Al comienzo solamente están verificados los sensores calibrados MS, para ser utilizados en la red de sensores según la invención. Lo mencionado está indicado de manera que los sensores calibrados MS están provistos de una marca de verificación.

En la figura 2 puede apreciarse cómo mediante el procedimiento según la invención, en la red de sensores según la invención, un número cada vez mayor de sensores SEN se monitorea de forma gradual. El punto inicial, del modo ya mencionado, son los sensores calibrados MS, por lo cual los mismos, en la figura 2, están identificados también con la palabra "Start" (inicio). Como se indica mediante flechas en la figura 2, partiendo de los sensores calibrados MS, es posible verificar sensores SEN respectivamente contiguos o también sensores móviles MOS, cuando los mismos precisamente se encuentran en la zona de captación espacial de un sensor calibrado MS de esa clase. De ese modo, se verifican tanto sensores SEN fijos en las proximidades de los sensores calibrados, como también sensores móviles MOS, cuando los mismos pasan a lo largo de una calle SRT en las proximidades de un sensor calibrado (o ya verificado). Las respectivas verificaciones de sensores SEN, así como de sensores móviles MOS, se muestran igualmente mediante una marca de verificación. El orden de las verificaciones se puede entender mediante las flechas.

Pero si el sensor que debe verificarse no pudiera alcanzar la precisión de medición requerida, entonces el mismo se excluye de la red de sensores. En la figura 2 esto está representado mediante una cruz.

Sin embargo, no todos los sensores SEN se encuentran en el área de captación de un sensor calibrado MS. Para evaluar de forma gradual la red de sensores completa, por tanto, se utilizan los sensores móviles MOS ya verificados, que se mueven en las calles SRT y, de ese modo, también pasan por sensores SEN que no se encuentran en el área de captación de un sensor calibrado MS. Al pasar por delante pueden verificarse entonces otros sensores de la red de sensores. De este modo, los sensores móviles MOS, por así decirlo, se utilizan como vehículos para la difusión de sensores verificados.

La secuencia de un procedimiento de verificación puede apreciarse en la figura 3. Después de un inicio SRT, mediante un sensor SEN, que llega al alcance de un sensor verificado VS, tiene lugar primero una entrada IN de un valor de medición. Esa entrada, por ejemplo, se envía mediante una interfaz inalámbrica, por ejemplo mediante una antena. En la red de sensores, a continuación, tiene lugar una identificación ID, donde la misma, en el marco de una consulta, puede conducir a que el sensor sea detectado como sensor ya registrado. En la etapa REG?, en el caso positivo, por tanto, en el caso de una detección del sensor ya registrado debido a su ID, el valor medio de la entrada In se correlaciona con la ID en la etapa ID-IN. En el caso de que la consulta por un registro resulte negativa, el registro del sensor, en la etapa REG ID, se realiza por primera vez. En cualquier caso, a continuación, en la etapa LOC, tiene lugar una localización del sensor SEN que debe verificarse. Además, adicionalmente con respecto a la inclusión del valor de medición como entrada IN, en una etapa TME se almacena una marca de tiempo, es decir, un valor numérico para el tiempo, donde ese tiempo corresponde a aquel instante en el cual el sensor SEN ha proporcionado la entrada IN.

En una siguiente etapa SEN = VS puede consultarse si el sensor SEN ya se trata de un sensor verificado. En un caso positivo, el valor de medición IN, cuya utilidad ya fue confirmada en etapas del procedimiento anteriores, puede suministrarse directamente a una base de datos dAt , para estar a disposición para un procesamiento posterior de los valores de medición. Sólo cuando la consulta SEN = VS resulta negativa, es decir, cuando el sensor aún no fue verificado, se pasa por el otro procedimiento.

El otro procedimiento consiste en que para el sensor SEN se determina el próximo sensor verificado VS en una etapa CLS VS. En este caso, es una condición previa que el sensor verificado VS se encuentre en los alrededores definidos del sensor SEN, para que sea viable una comparación del valor medido, del sensor SEN (IN), con un valor de medición de comparación del sensor VS.

Si se encontró un sensor verificado VS, el mismo se utiliza como sensor de referencia para comparar el valor de referencia con el valor de medición IN. Si el valor de medición IN, con respecto a su valor de medición de referencia, se encuentra dentro de una tolerancia amplia ti, entonces el mismo se continúa analizando con el fin de una categorización. Sólo cuando el valor de medición IN se encuentra por fuera de esa tolerancia, el sensor SEN se rechaza para una inclusión del mismo en la red de sensores y el proceso de verificación se detiene (en una etapa END, fin). Del mismo modo se rechaza el valor de medición que, en el caso de una evaluación de los valores de medición, podría conducir a resultados incorrectos, ya que el mismo no fue registrado mediante un sensor autorizado.

En el caso de otra categorización se inicia otra consulta, sobre si el valor de medición IN del sensor SEN se encuentra dentro de una tolerancia t2 más estricta. Si es ése el caso, el sensor SEN puede categorizarse como sensor LEV1 del nivel 1 y, debido a ello, en el futuro puede utilizarse como sensor de referencia para otras etapas del procedimiento antes descrito. Si se abandona la tolerancia t2 más estricta, el sensor SEN se verifica como sensor LEV2 del nivel 2. Ese sensor no se utiliza para la verificación de otros sensores SEN, por tanto, expresado de otro modo, no puede utilizarse como sensor de referencia. No obstante, los valores de medición generados son los suficientemente precisos como para ser suministrados a un procesamiento de datos de los valores de medición. En ambos casos, los sensores LEV1 del nivel 1, así como los sensores LEV2 del nivel 2, se asocian a la red de sensores NTW, donde el alcance del funcionamiento depende del nivel determinado. El valor de medición IN que ha iniciado el proceso de verificación puede almacenarse en la base de datos DAT, antes de que la etapa de verificación llegue a su fin END.

En la figura 4 está representado un ordenador C que se utiliza como unidad de cálculo central para la red de sensores (mostrada de forma representativa mediante los sensores SEN, MOS y MS). El ordenador presenta un procesador PRC, que en primer lugar activa al menos un módulo de antenas a Nt y un reloj CLK. Esos módulos están diseñados como parte del ordenador.

Otros elementos relevantes para el procedimiento están diseñados de forma externa según la figura 4, donde los mismos pueden estar realizados como parte del ordenador también de forma interna. El módulo de antenas ANT está conectado a una antena A mediante una interfaz S1. Además, el procesador PRC, mediante una interfaz S2, se comunica con una base de datos externa DAT. La misma también puede proporcionarse como una memoria interna en el ordenador C (pero no está representado en la figura 4). Además, existe una interfaz S3 con la Internet www, por ejemplo para acceder a datos del clima reales que a continuación pueden ser decisivos en el cómputo.

En este punto cabe señalar que en lugar de un módulo de antenas, de forma no representada, también pueden emplearse otros módulos de emisión y de recepción. Por ejemplo, es posible realizar una interfaz para el intercambio de información mediante una interfaz de infrarrojo o una interfaz láser.

Mediante la antena A, el ordenador C también puede establecer contacto con otra antena A1 del sensor calibrado MS, con una antena A2 de un sensor móvil MOS o con una antena A3 de un sensor fijo SEN de la red de sensores. Las antenas A1, A2, A3 además están diseñadas para establecer una conexión con un satélite SAT, para que por ejemplo el mismo emita las coordenadas de GPS y, con ello, pueda posibilitar la localización de los sensores. La comunicación de los componentes individuales descritos está representada mediante flechas dobles en la figura 4. Al mismo tiempo puede modificarse la localización de los sensores móviles MOS, como se representa en la figura 4, cuando los sensores móviles MOS, por ejemplo, se encuentran en movimiento, en una calle SRT de la aglomeración urbana.

En la figura 4 igualmente puede apreciarse que sensores SEN que tienen que verificarse deben encontrarse en un entorno U definido (no representado), para que esté proporcionada una comparación de los datos registrados mediante el sensor SEN y mediante el sensor móvil M^oS. En la figura 4, esa área de influencia definida está representada como un círculo, en cuyo centro se encuentra el sensor móvil MOS. De manera alternativa (no representado), sin embargo, una zona (véanse las figuras 1 y 2) también puede dividirse en distintas celdas (de forma similar a la red de telefonía móvil).

Lista de símbolos de referencia

CTY Ciudad

SRT Calle

MOS Sensor móvil

MS Sensor calibrado

SEN Sensor

STR Inicio

VS Sensor verificado

IN Entrada

ID Identificación

DAT Base de datos

LEV1 Sensor del nivel 1

LEV2 Sensor del nivel 2

NTW Red de sensores

END Fin

C Ordenador

PRC Procesador

ANT Módulo de antenas

CLK Reloj

A Antena

A1 Antena

A2 Antena

A3 Antena

51 Interfaz

52 Interfaz

53 Interfaz

www Internet

SAT Satélite

U Entorno

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la verificación de sensores (SEN) para una red de sensores (NTW), donde en la red de sensores (NTW) se encuentra al menos un sensor de referencia, caracterizado porque en el procedimiento se pasa por las siguientes etapas:

• se identifica el sensor (SEN),

• se controla si el sensor (SEN) identificado está registrado,

• se localiza el sensor identificado,

• un valor de medición registrado mediante el sensor identificado se compara con un valor de medición que fue registrado al mismo tiempo y dentro de un entorno espacial definido del sensor identificado, con el sensor de referencia,

• en función de la desviación, el sensor (SEN) se asocia precisamente a una de al menos dos categorías.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque están proporcionadas al menos dos de las siguientes categorías del sensor, para la categorización de los sensores (SEN):

• la categoría 1 significa que la precisión del sensor (SEN) es suficiente para la verificación de otros sensores, • la categoría 2 significa que la precisión del sensor (SEN) es suficiente para la utilización de los valores de medición para un procesamiento de datos,

• la categoría 3 significa que el sensor (SEN) presenta una precisión demasiado reducida, donde la misma puede ser controlada nuevamente en un instante posterior,

• la categoría 4 significa que el sensor (SEN) presenta una precisión demasiado reducida para ser controlada nuevamente en el procedimiento.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque sensores, a los que fue asociada la categoría 3, a intervalos de tiempo, son sometidos a un nuevo control, en el cual valores de medición registrados con esos sensores (SEN) se comparan con un valor de medición que fue registrado al mismo tiempo y dentro de un entorno espacial definido, con el sensor de referencia.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada valor de medición del sensor (SEN) identificado y/o del sensor de referencia, es provisto de un instante de medición.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como sensores de referencia se utilizan sensores calibrados (MS).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como sensores de referencia se utilizan sensores móviles (MOS), donde éstos se utilizan para la verificación de sensores (SEN), que durante un movimiento de los sensores móviles (MOS) llegan al entorno espacial (U) de los mismos.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el sensor de referencia está localizado en un medio de transporte.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se realiza un seguimiento del recorrido del sensor de referencia localizado en el medio de transporte.

9. Red de sensores (NTW) con una pluralidad de sensores (SEN) y un sensor de referencia, caracterizada porque la misma está acoplada a una instalación para el procesamiento de datos, en particular a un ordenador (C), donde la instalación para el procesamiento de datos está diseñada para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes.

10. Red de sensores (NTW) según la reivindicación 9, caracterizada porque la misma se encuentra instalada en una zona, en particular en una ciudad (CTY).

11. Red de sensores (NTW) según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque con los sensores (SEN) puede medirse la calidad del aire.

12. Producto de programa informático con comandos de programa para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 - 8 en una red de sensores según la reivindicación 9.

13. Dispositivo de provisión para el producto de programa informático según la reivindicación 12, donde el dispositivo de provisión comprende y almacena y/o proporciona el producto de programa informático según la reivindicación 12.