ES2924954T3 - Contador de fluidos inflamables para detectar anomalías de temperatura - Google Patents

Contador de fluidos inflamables para detectar anomalías de temperatura Download PDF

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Abstract

Medidor de fluidos inflamables (1) que comprende:- una primera interfaz de comunicación (15) dispuesta para comunicarse con una segunda interfaz de comunicación (20) de una caja de interruptores (3) que comprende una válvula electromecánica (4);- un sensor (27) dispuesto para medir una temperatura del fluido inflamable; - un módulo de procesamiento (16) dispuesto para adquirir mediciones de temperatura producidas por el sensor de temperatura (27), en un intento de detectar la ocurrencia de una anomalía y para, si se detecta la ocurrencia de una anomalía , produciendo una trama de mando interna que incorpora una orden de cierre de la válvula electromecánica (4) y transmitiendo dicha trama de mando interna a la segunda interfaz de comunicación de la unidad de corte a través de la primera interfaz de comunicación para cerrar la válvula electromecánica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Contador de fluidos inflamables para detectar anomalías de temperatura
La invención se refiere al campo de los contadores para fluidos inflamables, por ejemplo, el gas natural.
Antecedentes de la invención
Una red de distribución de gas comprende las tuberías conectadas a las instalaciones consumidoras de gas y a las que están conectados los contadores de gas.
Es conocido el montaje de una caja de corte en una tubería en las proximidades de un contador de gas, normalmente aguas arriba (es decir, en el lado de la red de distribución y no en el lado de la instalación), pero posiblemente aguas arriba del contador de gas, como se expone en el documento CN 2189310 Y.
Este tipo de caja de corte comprende clásicamente una válvula electromecánica pilotada para cortar o restablecer selectivamente el suministro de gas a la instalación. La válvula electromecánica se activa, por ejemplo, para cortar el suministro cuando se detecta una fuga de gas, o cuando se espera que una vivienda permanezca vacía durante un período de tiempo, tras una mudanza, por ejemplo.
El operador de una red de distribución de gas debe, por supuesto, tomar medidas importantes para garantizar la seguridad de la distribución. En efecto, la distribución de gas presenta una serie de riesgos bien conocidos, cuyas consecuencias pueden ser catastróficas: incendio, explosión, intoxicación, etc.
Objeto de la invención
El objeto de la invención es mejorar la seguridad de una red de distribución de un fluido inflamable.
Síntesis de la invención
Para lograr este objeto, se propone un contador de fluidos inflamables que comprende:
- una primera interfaz de comunicación dispuesta para comunicarse a través de un enlace de radio con una segunda interfaz de comunicación de una caja de corte que comprende una válvula electromecánica, y para transmitir a través del enlace de radio energía eléctrica adaptada para alimentar eléctricamente la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte;
- un sensor de temperatura dispuesto para medir una temperatura del fluido inflamable;
- un módulo de procesamiento dispuesto para adquirir las mediciones de temperatura producidas por el sensor de temperatura, para intentar detectar la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, y para producir, si se detecta la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, una trama de control interna que incorpore una orden de cierre de la válvula electromecánica y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para cerrar la válvula electromecánica.
El contador de fluidos inflamables según la invención puede, por lo tanto, detectar la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, y actuar sobre la válvula electromecánica de la caja de corte para interrumpir la distribución del fluido inflamable si es necesario. Esto reduce significativamente el riesgo de incendio o explosión. El contador de fluidos inflamables está situado cerca de la caja de corte y decide de forma autónoma si cerrar o no la válvula electromecánica, lo que permite cortar la distribución muy rápidamente en caso de anomalía relacionada con la temperatura.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que el módulo de procesamiento está dispuesto para detectar la aparición de una anomalía relacionada con la temperatura del fluido inflamable cuando la temperatura del fluido inflamable es superior a un umbral de temperatura predeterminado o cuando una variación de la temperatura del fluido inflamable es superior a un umbral de variación predeterminado. También se proporciona un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que el módulo de procesamiento está dispuesto para, tras la detección de la anormalidad de la temperatura del fluido inflamable y el cierre de la válvula electromecánica, adquirir a través de la primera interfaz de comunicación un marco de control externa que incorpora una orden de apertura y que puede ser emitido desde un dispositivo móvil situado en las proximidades del contador de fluidos inflamables, y generar una trama de control interna que incorpore la orden de apertura y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para reabrir la válvula electromecánica.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que el módulo de procesamiento está dispuesto para comprobar que la temperatura del fluido inflamable ha vuelto a la normalidad antes de volver a abrir la válvula electromecánica.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que el módulo de procesamiento está dispuesto para comprobar además, tras la reapertura de la válvula electromecánica, que una cantidad del fluido inflamable dispensado durante un tiempo predeterminado es inferior o igual a un umbral de cantidad predeterminado, y para volver a cerrar la válvula electromecánica si no es así.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que la primera interfaz de comunicación está dispuesta para escribir la primera trama de control interna en una memoria de la caja de corte, y para leer una trama de reconocimiento de la memoria de la caja de corte.
Se proporciona, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que la trama de control interna incorpora un valor actual de un contador de tramas de controles internos, que se incrementa en cada transmisión de trama de control interna desde el contador de fluidos inflamables a la caja de corte.
Se propone, además, que un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad comprenda además medios de autentificación dispuestos para autentificar la trama de control interna.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que los medios de autenticación están dispuestos para cifrar al menos parcialmente la trama de control interna utilizando un algoritmo de cifrado que tiene una clave de cifrado simétrica que se almacena en una memoria del contador de fluidos inflamables y en una memoria de la caja de corte.
Se propone, además, un contador de fluidos inflamables como el descrito con anterioridad, en el que los medios de autenticación están dispuestos para descifrar la trama de control externa.
Se propone, además, un procedimiento de supervisión de la temperatura de un fluido inflamable, implementado en un contador de fluidos inflamables como se ha descrito con anterioridad, y que comprende las etapas de:
- adquirir las mediciones de temperatura producidas por el sensor de temperatura;
- intentar detectar la ocurrencia de una anormalidad relacionada con la temperatura del fluido inflamable;
- si se detecta la ocurrencia de una anormalidad relacionada con la temperatura del fluido inflamable, producir una trama de control interna que incorpore un comando para cerrar la válvula electromecánica y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para cerrar la válvula electromecánica.
Se propone, además, un programa informático que comprende instrucciones que hacen que el contador de fluidos inflamables descrito con anterioridad realice las etapas del procedimiento de supervisión que se acaba de describir. Se propone, además, un medio de almacenamiento legible por ordenador, en el que se almacene el programa informático que se acaba de describir.
La invención se entenderá mejor a la luz de la siguiente descripción de una realización particular no limitante de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
[Fig. 1] La figura 1 representa un sistema de información, un concentrador de datos, un contador de gas según la invención, una caja de corte y un dispositivo móvil;
[Fig. 2] La figura 2 representa la caja de corte;
[Fig. 3] La figura 3 representa los intercambios de comandos, tramas y mensajes entre las entidades de la figura 1, en caso de que el contador de gas detecte la aparición de una anomalía relacionada con la temperatura;
[Fig. 4] La figura 4 representa los intercambios de órdenes, tramas y mensajes entre las entidades de la figura 1, en el caso de que el aparato móvil ordene la reapertura de la válvula electromecánica;
[Fig. 5] La figura 5 muestra las etapas de verificación que realiza el contador de gas al reabrir la válvula electromecánica;
[Fig. 6] La figura 6 es una figura similar a las figuras 3 y 4, en el caso de que el SI controle la reapertura de la válvula electromecánica;
[Fig. 7] La figura 7 representa una trama de control interna;
[Fig. 8] La figura 8 representa una trama de acuse de recibo;
[Fig. 9] La figura 9 representa una trama de control externa.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a las figuras 1 y 2, el contador de fluidos inflamables según la invención es aquí un contador de gas 1 que se monta en una tubería 2 de una red de distribución de gas natural y que se utiliza para medir el consumo de gas natural de una instalación.
En la tubería 2, cerca del contador de gas 1, se monta una caja de corte 3. La distancia L entre el contador de gas 1 y la caja de corte 3 está, por ejemplo, entre 1 cm y 10 cm. La caja de corte 3 comprende una válvula electromecánica 4 que se utiliza para cortar o restablecer selectivamente el suministro de gas a la instalación.
En un modo de funcionamiento nominal, las órdenes de apertura o cierre de la válvula electromecánica 4 son emitidas por un SI 5 (para Sistema de Información) que transmite las órdenes de apertura o cierre al contador de gas 1 a través de un concentrador de datos 6. El contador de gas 1 retransmite estas órdenes de apertura o cierre a la caja de corte 3.
Cada una de estas entidades se describe brevemente.
El SI 5 comprende un servidor o servidores y un módulo de comunicación que le permite comunicarse a través de una red celular 2G, 3G o 4G con concentradores de datos como el concentrador de datos 6.
El concentrador de datos 6 comprende unos primeros medios de comunicación 10 para comunicarse con el SI 5 a través de una red 2G, 3G o 4G, y unos segundos medios de comunicación 11 para comunicarse con el contador de gas 1. Los segundos medios de comunicación 11 permiten que el concentrador de datos 6 se comunique por radio, que en este caso utiliza el estándar Wize que opera a la frecuencia de 169 MHz.
El contador de gas 1 es un contador ultrasónico. El contador de gas 1 es un contador de comunicación y comprende, en primer lugar, medios de comunicación 14 que también están adaptados para comunicarse por radio utilizando el estándar Wize que opera a la frecuencia de 169 MHz. El contador de gas 1 puede recibir órdenes de apertura o cierre de la válvula electromecánica 4 desde el SI 5 y a través del concentrador de datos 6, gracias a estos medios de comunicación 14.
El contador de gas 1 también comprende una primera interfaz de comunicación 15 que es aquí una interfaz NFC maestra (NFC para “Near Field Communication”, en inglés, o “Communication en champ proche”, en francés).
La primera interfaz de comunicación 15 comprende, en primer lugar, un módulo de procesamiento, que incluye un primer componente de procesamiento. El primer componente de procesamiento es, por ejemplo, un procesador, un microcontrolador o un circuito lógico programable como un FPGA (para Field Programmable Gate Arrays) o un ASIC (para Application Specified Integrated Circuit). El primer componente de procesamiento aquí es un primer microcontrolador 16. La primera interfaz de comunicación 15 también incluye una primera memoria 17, un transceptor NFC 18 y una primera antena 19. El transceptor NFC 18 comprende aquí un amplificador, un modulador y un demodulador.
El contador de gas 1 comprende, además, medios de autentificación que comprenden un módulo de software programado en el primer microcontrolador 16 y una zona de la primera memoria 17.
El contador de gas 1 comprende, además, un sensor de temperatura 27 que mide la temperatura del gas en el contador de gas 1. El primer microcontrolador 16 del módulo de procesamiento adquiere las medidas de temperatura producidas por el sensor de temperatura 27. Por supuesto, si es necesario, se puede prever que el módulo de procesamiento incluya componentes adicionales de hardware y/o software para formatear y adquirir las mediciones de temperatura, y por ejemplo un convertidor analógico-digital y varios componentes de compensación.
La caja de corte 3, a su vez, comprende, además de la válvula electromecánica 4, una segunda interfaz de comunicación 20 que es aquí una interfaz esclava NFC, un segundo componente de procesamiento y una batería 22. El segundo componente de procesamiento es, por ejemplo, un procesador, un microcontrolador o un circuito lógico programable, como un FPGA o un ASIC. En este caso, el segundo componente de procesamiento es un segundo microcontrolador 21.
La segunda interfaz de comunicación 20 comprende una segunda memoria 23, un receptor NFC 24 y una segunda antena 25. El receptor NFC 24 comprende, por ejemplo, un demodulador.
El segundo microcontrolador 21 está dispuesto para accionar (a través de un controlador) una apertura o un cierre de la válvula electromecánica 4. El segundo microcontrolador 21 comprende aquí una interfaz I2C para acceder a la segunda memoria 23 para leer y escribir.
La batería 22 de la caja de corte 3 se utiliza para alimentar el segundo microcontrolador 21 y la válvula electromecánica 4 (así como el controlador).
A continuación se describe cómo el contador de gas 1 controla la temperatura del gas.
Como se ha comentado con anterioridad, el contador de gas incluye un sensor de temperatura 27.
El sensor de temperatura 27 mide la temperatura del gas, y el primer microcontrolador 16 adquiere las medidas de temperatura e intenta detectar la aparición de una anomalía relacionada con la temperatura del gas.
La anomalía de la temperatura del gas puede ser una temperatura anormal del gas o un cambio anormal de la temperatura del gas.
Para detectar una temperatura anormal del gas, el primer microcontrolador 16 compara la temperatura del gas con un umbral de temperatura predeterminado y, cuando la temperatura del gas supera el umbral de temperatura predeterminado, el primer microcontrolador 16 detecta una temperatura anormal del gas. El umbral de temperatura predeterminado es un umbral configurable, típicamente igual a 120 °C.
Para detectar un cambio anormal en la temperatura del gas, el primer microcontrolador 16 compara el cambio en la temperatura del gas con un umbral de cambio predeterminado (positivo), y cuando el cambio en la temperatura del gas es mayor que el umbral de cambio predeterminado durante un tiempo predeterminado, el primer microcontrolador 16 detecta un cambio anormal en la temperatura del gas. El umbral de variación predeterminado es un umbral parametrizable, expresado en grados por segundo, típicamente igual a 10 °C/s. La duración predeterminada suele ser igual a 10 s.
Con referencia a la figura 3, cuando el contador de gas 1 detecta la aparición de una anomalía en la temperatura del gas, el primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 genera una alarma de temperatura del gas al SI 5. La alarma de temperatura del gas se transmite primero desde el contador de gas 1 al concentrador de datos 6 a través de la comunicación por radio a 169 MHz (etapa E1), y luego desde el concentrador de datos 6 al SI 5 a través de la red 2G, 3G o 4G, utilizando una solicitud http POST y el protocolo TR-69 (etapa E2).
Simultáneamente, el primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 genera una trama de control interna que incorpora una orden de cierre de la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3.
La trama de control interna es autentificada por los medios de autentificación del contador de gas 1. La autenticación consiste en cifrar, al menos parcialmente, la trama de control interna.
Los medios de autenticación utilizan un algoritmo de encriptación que tiene una clave de encriptación simétrica “secreta” que se almacena en la zona de la primera memoria 17 de la primera interfaz de comunicación 15.
El algoritmo de cifrado es un algoritmo de cifrado AES (para Advanced Encryption Standard) que utiliza el modo de funcionamiento GCM (para Galois Counter). El algoritmo de cifrado puede cifrar y descifrar datos en bloques de 128 bits. La clave de encriptación simétrica es una clave de 128 bits.
La clave de encriptación simétrica también se almacena en una primera zona de la segunda memoria 23 de la segunda interfaz de comunicación 20 de la caja de corte 3, y por lo tanto, es conocida tanto por la primera interfaz de comunicación 15 como por la segunda interfaz de comunicación 20. El contador de gas 1 y la caja de corte 3 se asocian a través de esta misma clave de cifrado simétrica. La asociación se realiza, por ejemplo, en la fábrica, al final de la fabricación del contador de gas 1 y de la caja de corte 3, cargando la clave de cifrado simétrica en la primera memoria 17 del contador de gas 1 y en la segunda memoria 23 del dispositivo de corte 3. La asociación también puede llevarse a cabo durante la instalación in situ.
El primer microcontrolador 16 transmite la trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación 20 de la unidad de cierre 3 a través de la primera interfaz de comunicación 15, y, por lo tanto, utilizando la tecnología NFC, para cerrar la válvula electromecánica 4 (etapa E3).
La primera interfaz de comunicación 15 genera para ello, gracias al emisor/receptor NFC 18 y a la primera antena 19, un campo electromagnético que inducirá una corriente en la segunda antena 25 de la segunda interfaz de comunicación 20. El campo electromagnético se utiliza para formar un enlace de radio que permite a la primera interfaz de comunicación 15 transmitir la trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación 20, pero también para transmitir energía eléctrica que alimenta la segunda interfaz de comunicación 20. Por lo tanto, la segunda interfaz de comunicación 20 no se alimenta de la batería 22 de la caja de corte 3, sino únicamente de esta energía eléctrica transmitida a través del enlace de radio.
Se observa aquí que, ventajosamente, para optimizar la transmisión de la energía eléctrica, la primera antena 19 y la segunda antena 25 están situadas una frente a la otra y se extienden cada una en un plano perpendicular al eje que pasa por sus respectivos centros.
La primera interfaz de comunicación 15 escribe entonces la trama de control interna en una segunda zona de la segunda memoria 23 de la segunda interfaz de comunicación 20.
El segundo microcontrolador 21 de la caja de corte 3 suele estar en modo de espera por defecto. Cuando la segunda interfaz de comunicación 20 recibe energía eléctrica de la primera interfaz de comunicación 15, produce una señal de activación que despertará al segundo microcontrolador 21.
La señal de activación es una señal de interrupción aplicada a una pata del segundo microcontrolador 21. Alternativamente, una señal de tipo “memoria ocupada”, generada por la segunda interfaz de comunicación 20, también podría utilizarse para despertar al segundo microcontrolador 21.
El segundo microcontrolador 21 accederá entonces a la trama de control interna leyendo la segunda zona de la segunda memoria 23. El segundo microcontrolador 21 descifra la trama de control interna utilizando su conocimiento de la clave de encriptación simétrica, extrae la orden de cierre de la trama de control interna y acciona la válvula electromecánica 4 para que se cierre.
A continuación, tras el cierre de la válvula electromecánica 4, el segundo microcontrolador 21 escribe en una tercera zona de la segunda memoria 23 de la segunda interfaz de comunicación 20, en la primera interfaz de comunicación 15 del contador de gas 1, una trama de acuse de recibo que incorpora un acuse de recibo (etapa E4). Se observa que la tercera área de la segunda memoria 23 y la segunda área de la segunda memoria 23 son posiblemente pero no necesariamente la misma.
El segundo microcontrolador 21 autentifica la trama de acuse de recibo utilizando el algoritmo de encriptación con anterioridad comentado.
La primera interfaz de comunicación 15 del contador de gas 1 accede a la tercera zona de la segunda memoria 23 de la segunda interfaz de comunicación 20, para intentar leer de la tercera zona de la segunda memoria 23 una trama de acuse de recibo (etapa E5). La lectura se realiza mediante un método de sondeo: a intervalos regulares, la primera interfaz de comunicación 15 accede al contenido de la tercera zona de la segunda memoria 23 para determinar si una trama de acuse de recibo se encuentra efectivamente en la tercera zona de la segunda memoria 23.
Si la trama de acuse de recibo está presente durante el primer intento de lectura, el contador de gas 1 enviará un mensaje de acuse de recibo al concentrador de datos 6 (etapa E6). El concentrador de datos 6 retransmitirá el mensaje de acuse de recibo al SI 5 (etapa E7).
Tras la transmisión de la trama de control interna a la caja de corte 3, si no se almacena ninguna trama de acuse de recibo en la tercera zona de la segunda memoria 23 (etapa E8), el primer intento de lectura fracasa (etapa E9). La primera interfaz de comunicación 15 realiza entonces un segundo intento de lectura (etapa E10). Si esto falla, la primera interfaz de comunicación 15 realiza un tercer intento de lectura (etapa E11). Cada intento de lectura está separado del anterior por un tiempo predeterminado, aquí igual a 1 minuto. Tras un número predeterminado de intentos de lectura fallidos, aquí igual a 3, el contador de gas 1 devuelve un mensaje de error al concentrador de datos 6 (etapa E12). El concentrador de datos 6 retransmite el mensaje de error al SI 5 y transmite una alerta para informar al SI 5 de que la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3 no se ha cerrado (etapa E13).
El primer microcontrolador 16 de la primera interfaz de comunicación 15 implementa un contador de tramas de control interna cuyo valor actual está incrustado en cada trama de control interna. El contador de tramas de control interna es incrementado por el primer microcontrolador 16 en cada transmisión de tramas de control interna por el contador de gas 1 a la caja de corte 3.
Este contador de tramas de control interna permite impedir la “repetición” de una trama de control interna, es decir, impedir que una trama de control interna antigua, escuchada y adquirida por un individuo malintencionado, sea utilizada para producir una orden de apertura o de cierre destinada a controlar fraudulentamente la caja de corte 3. Así, cuando el segundo microcontrolador 21 de la caja de corte 3 adquiere una trama de control interna, comprueba que el valor actual del contador de trama de control interna, integrado en dicha trama de control interna, es estrictamente mayor que el integrado en la trama de control interna anterior.
Del mismo modo, el segundo microcontrolador 21 de la caja de corte 3 implementa un contador de tramas de acuse de recibo que se incrementa cada vez que el segundo microcontrolador 21 produce una trama de acuse de recibo, y cuyo valor actual está incrustado en la trama de acuse de recibo.
Tras la recepción por parte del SI 5 de la alarma relativa a la temperatura del gas, un operario acude a ver y resolver el problema que ha provocado esta alarma.
Cuando se ha eliminado cualquier riesgo, el operador controla localmente la reapertura de la válvula electromecánica 4. El operador está equipado con un dispositivo móvil 28, por ejemplo un smartphone. El dispositivo móvil 28 ha recuperado previamente la clave de cifrado simétrica actual a través del KMS (para Key Management System, o “Systéme de Gestion des Clés” en francés).
El dispositivo móvil 28 se acerca al contador de gas 1 y genera una trama de control externa que incorpora una orden de apertura de la válvula electromecánica 4. La trama de control externa es codificada por el dispositivo móvil 28.
La trama de control externa se envía en NFC. El primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 adquiere la trama de control externa y la descifra utilizando su conocimiento de la clave de cifrado simétrica. El contador de gas 1 también incluye un sistema de activación como el descrito con anterioridad para la caja de corte 3.
El primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 produce entonces una trama de control interna que incorpora la orden de apertura y transmite dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación 20 de la caja de corte 3 a través de la primera interfaz de comunicación 15 del contador de gas 1 para reabrir la válvula electromecánica 4.
Esta situación se ilustra en la figura 4.
El operador se dirige a las proximidades del contador de gas 1 y, por lo tanto, de la caja de corte 3, estando equipado con el dispositivo móvil 28.
El dispositivo móvil 28 envía al contador de gas 1 en NFC una trama de control externa que incluye una orden de apertura de la válvula electromecánica 4 (etapa E20).
El primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 adquiere la trama de control externa y produce una trama de control interna que incorpora la orden de apertura. La trama de control interna es autentificado por los medios de autentificación del contador de gas 1.
A continuación, el contador de gas 1 transmite la trama de control interna a la caja de corte 3 utilizando la tecnología NFC, de la misma manera que se ha descrito con anterioridad (etapa E21 - véase el paso E3).
El segundo microcontrolador 21 acciona la válvula electromecánica 4 para reabrirla.
A continuación, tras la reapertura de la válvula electromecánica 4, el segundo microcontrolador 21 genera y autentifica la trama de acuse de recibo y la escribe en la segunda memoria 23 (etapa E22).
La primera interfaz de comunicación 15 intenta leer una trama de acuse de recibo de la segunda memoria 23 (etapa E23). La lectura se realiza mediante el método de sondeo descrito con anterioridad.
Si la trama de reconocimiento está presente en el primer intento de lectura, el contador de gas 1 envía un mensaje de reconocimiento de vuelta al dispositivo móvil 28 (etapa E24).
Tras la transmisión de la trama de control interna a la caja de corte 3, si no se almacena ninguna trama de acuse de recibo en la tercera zona de la segunda memoria 23 (etapa E25), el primer intento de lectura fracasa (etapa E26). La primera interfaz de comunicación 15 realiza entonces un segundo intento de lectura (etapa E27). Si esto falla, la primera interfaz de comunicación 15 realiza un tercer intento de lectura (etapa E28). Cada intento de lectura está separado del anterior por un tiempo predeterminado, aquí igual a 1 minuto. Tras un número predeterminado de intentos de lectura fallidos, aquí igual a 3, el contador de gas 1 devuelve un mensaje de error al dispositivo móvil 28 (etapa E29).
Se observa aquí que, en el momento de reabrir la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3, el primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 comprueba dos condiciones.
En primer lugar, antes de volver a abrir la válvula electromecánica 4 y, por lo tanto, antes de transmitir la trama de control interna que incorpora la orden de apertura a la segunda interfaz 20 de la caja de corte 3, el primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 comprueba que la temperatura del gas ha vuelto a ser normal.
El primer microcontrolador 16 verifica además, tras la reapertura de la válvula electromecánica 4, que una cantidad de gas dispensada durante un período de tiempo predeterminado (corto) es inferior o igual a un umbral de cantidad predeterminado (expresado como un volumen de gas, por ejemplo). En caso contrario, el primer microcontrolador 16 vuelve a cerrar la válvula electromecánica 4, ya que como la válvula electromecánica 4 estaba cerrada, la instalación no consume gas en el momento de la reapertura de la válvula electromecánica 4, por lo que el contador de gas 1 no debería ver ningún flujo de gas cuando la válvula electromecánica 4 se vuelve a abrir, excepto en el caso de que se produzca una fuga de gas en la instalación.
Las etapas de este proceso de verificación se ilustran en la figura 5.
El proceso de verificación comienza en la etapa E30.
El primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 analiza las mediciones de temperatura y verifica que la anomalía relativa a la temperatura del gas ha desaparecido (etapa E31).
Si no es así, y, por lo tanto, si sigue habiendo una anomalía, el contador de gas 1 envía una alerta al dispositivo móvil 28 (etapa E32). El proceso de verificación ha finalizado (etapa E33).
Si la anomalía ha desaparecido, el primer microcontrolador 16 adquiere y memoriza un primer índice de medición asociado a la hora actual T0, y a continuación transmite la trama de mando interna que integra la orden de apertura para abrir la válvula electromecánica 4 (etapa E34). El primer índice de medición es representativo de la cantidad de gas entregada por la tubería 2 hasta el momento T0. El primer microcontrolador 16 espera un período de tiempo igual a una duración predeterminada, aquí 5 segundos (etapa E35), y luego adquiere un segundo índice de medición asociado con el tiempo T0+5 segundos. Aquí, los índices son volúmenes expresados en litros.
El primer microcontrolador 16 comprueba si la diferencia entre el segundo índice y el primer índice es estrictamente mayor que un umbral de cantidad predeterminado, aquí por ejemplo igual a 1 litro (etapa E36).
Si la diferencia entre el segundo índice y el primer índice es estrictamente mayor que el umbral de cantidad predeterminado, el contador de gas 1 envía una alerta al dispositivo móvil 28 (etapa E32). El proceso de verificación ha finalizado (etapa E33).
En caso contrario, el contador de gas 1 envía un mensaje de acuerdo de reapertura al dispositivo móvil 28 (etapa E37). El proceso de verificación ha finalizado (etapa E33).
Con referencia a la figura 6, alternativamente, el SI 5 puede controlar perfectamente (a través del concentrador de datos 6 y del contador de gas 1) la reapertura de la válvula electromecánica 4.
El SI 5 genera una orden de apertura de la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3, y transmite la orden de apertura al concentrador de datos 6 mediante una petición http POST y el protocolo TR-69 (etapa E40).
A intervalos regulares, el contador de gas 1 envía una trama de recogida al concentrador de datos 6 (etapa E41). El concentrador de datos 6 espera la recepción de la trama de recogida y, cuando recibe la trama de recogida, el concentrador de datos 6 envía el comando de apertura en la ventana de escucha del contador de gas 1 (etapa E42). Para ello, el concentrador de datos 6 utiliza la comunicación por radio mediante el estándar Wize que opera en la frecuencia de 169 MHz.
El primer microcontrolador 16 del contador de gas 1 produce una trama de control interna que incorpora la orden de apertura de la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3.
La trama de control interna es autentificado por los medios de autentificación del contador de gas 1.
A continuación, el contador de gas 1 transmite la trama de control interna a la caja de corte 3 utilizando la tecnología NFC, de la misma manera que se ha descrito con anterioridad (etapa E43).
El segundo microcontrolador 21 acciona la válvula electromecánica 4 para que se abra.
A continuación, tras la apertura de la válvula electromecánica 4, el segundo microcontrolador 21 genera y autentifica la trama de reconocimiento y la escribe en la segunda memoria 23 (etapa E44).
La primera interfaz de comunicación 15 intenta leer una trama de acuse de recibo de la segunda memoria 23 (etapa E45). La lectura se realiza mediante el método de sondeo descrito con anterioridad.
Si la trama de acuse de recibo está presente en el primer intento de lectura, el contador de gas 1 envía un mensaje de acuse de recibo al concentrador de datos 6 (etapa E46), que lo devuelve al SI 5 (etapa E47).
Tras la transmisión de la trama de control interna a la caja de corte 3, si no se almacena ninguna trama de acuse de recibo en la tercera zona de la segunda memoria 23 (etapa E48), el primer intento de lectura fracasa (etapa E49). La primera interfaz de comunicación 15 realiza entonces un segundo intento de lectura (etapa E50). Si esto falla, la primera interfaz de comunicación 15 realiza un tercer intento de lectura (etapa E51). Cada intento de lectura está separado del anterior por un tiempo predeterminado, aquí igual a 1 minuto. Tras un número predeterminado de intentos de lectura fallidos, aquí igual a 3, el contador de gas 1 envía un mensaje de error al concentrador de datos 6 (etapa 52) que lo envía al SI 5 (etapa 53).
Obsérvese que la figura 6 corresponde también al caso de funcionamiento “nominal” del sistema: cuando no se detecta ninguna anomalía en la temperatura del gas, es el SI 5 el que produce las órdenes de apertura o cierre para accionar la válvula electromecánica 4 de la caja de corte 3.
Ahora se describe con más detalle la estructura de una trama de control interna (generada por el contador de gas 1 y destinada a la caja de corte 3), una trama de reconocimiento (generada por la caja de corte 3 y destinada al contador de gas 1 ) y una trama de control externa (generada por el dispositivo móvil 28 y destinada al contador de gas 1). Con referencia a la figura 7, una trama de control interna 60 incluye en primer lugar un valor inicial IV 61 (de Initial Value), que no está encriptado y es conforme a la publicación especial 800-38 del NIST, capítulo 8.2.1.
El valor inicial 61 del IV se divide en un primer campo 62 y un segundo campo 63.
El primer campo 62 es un campo de 4 bytes que contiene un identificador del emisor del mensaje, en este caso un identificador del contador de gas 1.
El segundo campo 63 es un campo de 8 bytes que contiene el valor actual del contador interno de tramas de ordens. El segundo campo 63 permite más de 18x1018 comandos sin cambiar la clave de cifrado simétrica, y se pone a 0 cuando se cambia la clave de cifrado simétrica.
La trama de control interna 60 incluye entonces una carga útil 64 que es un campo funcional para identificar la función de la trama: comando de apertura, comando de cierre o acuse de recibo. La carga útil 64 se encripta mediante el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de funcionamiento GCM, y consta de 4 bytes.
La carga útil 64 incluye un byte de control que toma los siguientes valores:
“0”: para una orden de apertura de la válvula electromecánica 4. Se trata de una trama de control interna del contador de gas 1;
“1”: para una orden de cierre de la válvula electromecánica 4. Se trata de una trama de control interna del contador de gas 1;
“2”: para un acuse de recibo. Es una trama de acuse de recibo de la caja de corte 3.
El byte de control de la carga útil 64 de la trama de control interna 60 se pone por lo tanto a “0” en el caso de una orden de apertura y a “1” en el caso de una orden de cierre.
La carga útil 64 incluye además 3 bytes no utilizados.
Nótese que el algoritmo de encriptación utilizado genera una aleatoriedad de 16 bytes en el byte de comando.
La trama de control interna 60 incluye entonces un código de autentificación de mensaje de 16 bytes 65 (también conocido como etiqueta) generado por el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de operación GCM. El código de autentificación del mensaje 65 se utiliza para autentificar la trama de control interna 60, para asegurar la integridad de los datos contenidos en ella, y para confirmar que la trama de control interna 60 es de un remitente esperado (en este caso el contador de gas 1).
Con referencia a la figura 8, una trama de acuse de recibo 70 comprende en primer lugar un valor inicial de IV 71 dividido en un primer campo 72 y un segundo campo 73.
El primer campo 72 es un campo de 4 bytes que contiene un identificador del remitente del mensaje, en este caso un identificador de la caja de conexión 3.
El segundo campo 73 es un campo de 8 bytes que contiene el valor actual del contador de tramas de reconocimiento. Este segundo campo 73 permite más de 18x1018 acuses de recibo sin cambiar la clave de cifrado simétrica, y se pone a 0 cuando se cambia la clave de cifrado simétrica.
La trama de acuse de recibo 70 incluye entonces una carga útil 74 encriptada por el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de operación GCM, y tiene una longitud de 4 bytes.
El byte de control de la carga útil 74 de la trama de acuse de recibo 70 se pone a “2”.
La carga útil 74 incluye además 3 bytes no utilizados.
Nótese que el algoritmo de encriptación utilizado genera una aleatoriedad de 16 bytes en el byte de control.
La trama de acuse de recibo 70 incluye entonces un código de autenticación de mensaje de 16 bytes 75 (también conocido como etiqueta) generado por el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de operación GCM. El código de autentificación del mensaje 75 se utiliza para autentificar la trama de acuse de recibo 70, para garantizar la integridad de los datos que contiene y para confirmar que la trama de acuse de recibo 70 procede de un remitente esperado (en este caso la caja de ruptura 3).
Con referencia a la figura 9, una trama de control externa 80 incluye primero un valor inicial IV 81 (para el valor inicial), que no está cifrado y cumple con la publicación especial 800-38 del NIST, capítulo 8.2.1.
El valor inicial del IV 81 se divide en un primer campo 82 y un segundo campo 83.
El primer campo 82 es un campo de 4 bytes que contiene un identificador del emisor del mensaje. Aquí se elige el mismo identificador fijo para todos los dispositivos móviles.
El segundo campo 83 es un campo de 8 bytes que contiene el valor actual del contador de tramas de orden externo. El segundo campo 83 permite más de 18x1018 comandos sin cambiar la clave de encriptación simétrica, y se pone a 0 cuando se cambia la clave de encriptación simétrica.
La trama de control externa 80 incluye entonces una carga útil 84, que es un campo funcional para identificar la función de la trama: comando de apertura, comando de cierre o acuse de recibo. La carga útil 84 se encripta mediante el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de funcionamiento GCM, y tiene una longitud de 4 bytes.
La carga útil 84 incluye un byte de control que toma los siguientes valores:
“0”: para una orden de apertura de la válvula electromecánica 4;
“1”: para una orden de cierre de la válvula electromecánica.
El byte de control de la carga útil 84 de la trama de control externa 80 se pone por lo tanto a “0” en el caso de una orden de apertura y a “1” en el caso de una orden de cierre.
La carga útil 84 incluye además 3 bytes no utilizados.
La trama de control externa 80 incluye entonces un código de autenticación de mensaje de 16 bytes 85 (también conocido como etiqueta) generado por el algoritmo de encriptación AES utilizando el modo de operación GCM. El código de autentificación del mensaje 85 autentifica la trama de control 80, garantiza la integridad de los datos que contiene y confirma que la trama de control externa 80 procede de un remitente esperado (en este caso un dispositivo móvil destinado a este fin).
Por supuesto, la invención no se limita a la realización descrita, sino que abarca cualquier variante que entre en el ámbito de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
Las tecnologías y protocolos de comunicación mediante los cuales se conectan entre sí el SI, el concentrador de datos, el medidor de fluidos, la caja de corte y el dispositivo móvil podrían ser diferentes a los descritos en este documento.
La primera interfaz de comunicación y la segunda interfaz de comunicación no son necesariamente interfaces NFC. Se podría utilizar otro tipo de tecnología o protocolo, por ejemplo, una tecnología y un protocolo “propios”. Cualquier enlace de radio que permita tanto la transmisión de datos (órdenes, acuses de recibo, etc.) como la energía eléctrica suficiente para alimentar una interfaz de comunicación, está dentro del ámbito de la invención.
La invención puede, por supuesto, implementarse en un contador utilizado en una red de distribución de un fluido inflamable distinto del gas natural: otro gas inflamable, petróleo, etc.
Se pueden utilizar otros algoritmos de cifrado, por ejemplo los algoritmos Twofish, Serpent, Blowfish. De forma más general, los medios de autentificación podrían ser diferentes a los aquí descritos. Puede utilizarse cualquier medio de autentificación que permita certificar la autenticidad de un marco.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Contador de fluidos inflamables (1) que comprende:
- una primera interfaz de comunicación (15) dispuesta para comunicar mediante un enlace de radio con una segunda interfaz de comunicación (20) de una caja de corte (3) que comprende una válvula electromecánica (4), y para transmitir mediante el enlace de radio una energía eléctrica adaptada para alimentar eléctricamente la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte;
- un sensor de temperatura (27) dispuesto para medir una temperatura del fluido inflamable;
- un módulo de procesamiento (16) dispuesto para adquirir las medidas de temperatura producidas por el sensor de temperatura (27), para intentar detectar la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, y para, si se detecta la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, generar una trama de control interna (60) que incorpore una orden para cerrar la válvula electromecánica (4) y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para cerrar la válvula electromecánica.
2. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el módulo de procesamiento (16) está dispuesto para detectar la aparición de una anomalía relacionada con la temperatura del fluido inflamable cuando la temperatura del fluido inflamable está por encima de un umbral de temperatura predeterminado o cuando un cambio en la temperatura del fluido inflamable está por encima de un umbral de cambio predeterminado.
3. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de procesamiento (16) está dispuesto para, tras la detección de la anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable y el cierre de la válvula electromecánica (4), adquirir a través de la primera interfaz de comunicación (15) una trama de control externa (80) que incorpora una orden de apertura y que puede ser emitida por un dispositivo móvil (28) llevado a las proximidades del contador de fluidos inflamables (1), y generar una trama de control interna que incorpore la orden de apertura y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación (20) de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para reabrir la válvula electromecánica.
4. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el módulo de procesamiento está dispuesto para verificar que la temperatura del fluido inflamable ha vuelto a la normalidad antes de reabrir la válvula electromecánica.
5. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el módulo de procesamiento está dispuesto para comprobar además, tras la reapertura de la válvula electromecánica (4), que una cantidad del fluido inflamable dispensado durante un período de tiempo predeterminado es inferior o igual a un umbral de cantidad predeterminado, y para volver a cerrar la válvula electromecánica (4) si no es así.
6. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera interfaz de comunicación (15) está dispuesta para escribir la primera trama de control interna en una memoria (23) de la caja de corte (3), y para leer una trama de acuse de recibo (70) de la memoria (23) de la caja de corte.
7. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en done la trama de control interna (60) incorpora un valor actual de un contador de tramas de control internas, que se incrementa en cada transmisión de trama de control interna desde el contador de fluidos inflamables (1) a la caja de corte (3).
8. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, medios de autentificación dispuestos para autentificar la trama de control interna.
9. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con la reivindicación 8, en donde los medios de autentificación están dispuestos para cifrar, al menos parcialmente, la trama de control interna mediante un algoritmo de cifrado que tiene una clave de cifrado simétrica que se almacena en una memoria (17) del contador de fluidos inflamables y en una memoria (23) de la caja de corte (3).
10. Contador de fluidos inflamables de acuerdo con la reivindicación 3 y la reivindicación 9, en donde los medios de autenticación están dispuestos para descifrar la trama de control externa.
11. Procedimiento de supervisión de la temperatura de un fluido inflamable, implementado en un contador de fluidos inflamables de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y que comprende las etapas de:
- adquirir las medidas de temperatura producidas por el sensor de temperatura (27);
- intentar detectar la aparición de una anomalía relacionada con la temperatura del fluido inflamable;
- si se detecta la aparición de una anomalía relativa a la temperatura del fluido inflamable, generar una trama de control interna que incorpore una orden de cierre de la válvula electromecánica y transmitir dicha trama de control interna a la segunda interfaz de comunicación de la caja de corte a través de la primera interfaz de comunicación para cerrar la válvula electromecánica.
12. Programa informático que comprende instrucciones que hacen que el contador de fluidos inflamables de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 realice las etapas del procedimiento de supervisión de acuerdo con la reivindicación 11.
13. Medio de almacenamiento legible por ordenador en el que se graba el programa informático de acuerdo con la reivindicación 12.
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