ITRM20080085U1 - Sistema auto alimentato tramite generatore a turbina per il controllo ed il monitoraggio remoto di acqua e gas - Google Patents

Description

TITOLO: Sistema autoalimentato tramite generatore a turbina per il controllo ed il monitoraggio remoto di acqua e gas.

DESCRIZIONE

Campi di Applicazione

La presente invenzione riguarda un sistema elettronico per il monitoraggio ed il controllo remoto di acqua o gas autoalimentato tramite un generatore a turbina, che converte l?energia cinetica ottenuta dai flusso che l?attraversa in energia elettrica, a sua volta immagazzinata in un accumulatore. Tale accumulatore ? in grado di alimentare ima centralina elettronica che ha la capacit? di leggere i dati dall?apparato di monitoraggio, di elaborarli, di memorizzarli al suo interno e di procedere all? inoltro, tramite unit? di comunicazione wireless (GSM/GPRS/UMTS/EDGE/ZIGBEE) verso un sistema remoto, da cui eventualmente ricevere istruzioni su azioni da intraprendere. Questo sistema permette di usufruire di tutti i vantaggi offerti da un sistema elettronico di controllo e monitoraggio, difficilmente ottenibili con un sistema tradizionale meccanico.

In particolare questa invenzione si vuole applicare in tutti quei campi in cui ? richiesta la possibilit? di monitorare un liquido o un gas in movimento e quindi dotato di energia cinetica, senza dover ricorrere obbligatoriamente all?ausilio di alimentazione da rete elettrica o batterie.

Ad esempio, il suddetto sistema potrebbe sostituire l?attuale contatore idrico presente in ogni abitazione a supporto del gestore della rete, al fine di monitorare i consumi della propria utenza. Con questa sostituzione il gestore ? in grado di dotarsi di un sistema di tele-lettura liberandosi dell?onere di dover inviare un operatore ad effettuare una lettura.

Stesse considerazioni valgono per un sistema di distribuzione del gas.

Altra peculiarit? del sistema ? la possibilit? di monitorare il livello dei serbatoi e/o di misurare il flusso di acqua o gas in diversi punti strategici della rete di distribuzione, al fine di poter individuare tratte in cui vi siano delle perdite, e nel caso di serbatoi del gas, consentire il controllo di eventuali forniture fraudolente, ovvero di monitorare che nessuno vada a rifornire il serbatoio all?insaputa del gestore.

Stato dell?arte

Con introduzione di contatori elettrici di nuova generazione (che comunicano direttamente al gestore energetico i consumi dell?utenza), si ? aperta una nuova frontiera per quanto concerne il campo della stima dei consumi, attraverso l?introduzione la ?tele tariffazione oraria?, e l?individuazione delle caratteristiche della propria utenza. Negli ultimi anni, quindi, si sono diffusi una serie di dispositivi che si occupano in vari campi di applicazione di monitoraggio e controllo da postazioni remote, senza raggiungere fisicamente il dispositivo.

Questi dispositivi soffrono di un grande svantaggio, hanno l?inconveniente di necessitare di alimentazione elettrica per il loro funzionamento attraverso l?utilizzo di rete elettrica o di batterie. Tali Dispositivi, per?, spesso sono installati in luoghi non facilmente allacciabili alla rete elettrica o nel caso si alimentano tramite batterie (che hanno durata limitata) necessitano di sostituzione periodica. D?altronde, anche laddove la rete ? presente o di facile accesso, vi sono tutta una serie di inconvenienti, sia burocratici, che di costi per allacciamento alla rete elettrica.

Una delle principali innovazioni di questa invenzione ? l?adozione di una soluzione alternativa, che consente un parsimonioso e ottimale utilizzo deiralimentazione, sia attraverso l?uso di componenti a basso consumo energetico, sia attraverso im sistema di alimentazione autonoma. Il flusso d?acqua o gas che attraversa il sistema attiva un generatore che converte l?energia cinetica in l?energia elettrica, che viene immagazzinata in un accumulatore e all? occorrenza viene erogata al dispositivo. Tenendo presente che la parte del sistema che necessita maggiormente di energia ? la parte preposta alla trasmissione dati su link wireless (tipicamente si tratta di una serie di impulsi dell?ordine delle centinaia mA), adottando una strategia ottimizzata di comunicazione periodica, intervallata da lunghi periodi di acquisizione ed elaborazione (tramite microcontrollori ultra low-power gi? present? sul mercato il cui fabbisogno energetico per il loro compito si aggira in un range che va da 1 uA a centinaia di uA) si ? resa possibile un?efficiente autosostenibilit? energetica.

Un esempio pratico applicabile nel caso si voglia adottare il sistema per sostituire gli attuali contatori di acqua e gas ? il seguente: si immagazzina l?energia prodotta dal generatore presente nel sistema per un mese mantenendo operativa unicamente l?unit? acquisizione e memorizzazione dei dati, e si rende operativa per qualche minuto a fine mese la parte preposta alla comunicazione wireless.

Sommario deli?invenzione

Questa invenzione rappresenta un dispositivo conf?gurabile autosufficiente dal punto di vista del fabbisogno energetico (per mezzo della trasformazione dell?energia cinetica del flusso che lo attraversa in energia elettrica e della strategia ottimale di accumulo e utilizzo di quest?ultima) di tele-lettura, integrabile con gli attuali sistemi di monitoraggio di rete idrica e gas, capace di poter trasmettere i dati attraverso link wireless. L?istallazione pervasiva di tale invenzione in una rete idrica (ad esempio) permetter? di estenderne le attuali funzionalit? offerte del gestore con le seguenti:

1) Lettura automatica dei consumi e relativa memorizzazione nella propria memoria con informazioni aggiuntive come date e altri parametri.

2) Trasmissione periodica delle letture verso centrale di gestione tramite rete GSM/GPRS/UMTS/EDGE oppure zigbee.

3) Gestione organica e semplificata di tutti i contatori installati sul territorio presso la centrale operativa, attraverso il software di gestione che consente la visualizzazione ed il controllo dei contatori.

4) Comunicazione alla centrale d? guasti della rete idrica tramite messaggi SMS alla centrale e alla ditta manutentrice dell?impianto.

5) Attivazione di una serie di segnalazioni ed allarmi che si concretizzano in sms destinati agli utilizzatori oppure attraverso messaggi sul display di cui l?invenzione ? dotato (es: eccessivo consumo d?acqua, allarme su possibile perdita o rubinetto dimenticato aperto, sospensione periodica fornitura).

6) Possibilit? da parte del gestore idrico avendo a disposizione letture di gran parte della rete di poter stimare e localizzare eventuali perdite sulla rete idrica.

Breve descrizione delle figure

FIG.1 : Schema concettuale del sistema

FIG.2: Schema di principio del funzionamento del dispositivo installato presso un?utenza nel caso di applicazione su rete idrica o gas

FIG.3: Schema a blocchi dell?unit? di controllo o centralina elettronica

FIG.4: Schema concettuale del software di funzionamento

Descrizione dettagliata

Questo dispositivo ? costituito da una centralina di piccolo ingombro che acquisisce le letture dall?apparato di monitoraggio, le memorizza all?interno della propria memoria, e le spedisce periodicamente al sistema centrale tramite rete GPRS/GSM/UMTS/EDGE o Zigbee.

Adottando questo dispositivo ad integrazione/sostituzione degli attuali contatori dell?acqua o del gas si ottengono i seguenti vantaggi, come evidenziato in FIG.1

1) Risparmio sui costi e sui tempi

Risparmio sui costi del personale addetto alla lettura dei contatori.

Eliminazione della mancata lettura a causa della sempre minore presenza dell? utenza nelle abitazioni.

2) Fatturazione realistica

La fatturazione avviene sui reali consumi evitando la fatturazione di acconto mal sopportata dagli utenti.

3) Risparmio e razionalizzazione dei consumi

Possibilit? di effettuare letture ad orari e giorni predefiniti al fine di stimare i consumi in determinati periodi o fasce orarie, e quindi poter meglio razionalizzare la distribuzione .

Possibilit? di effettuare fatturazione a volumi consumati in determinate fasce orarie cercando di stimolare gli utenti a un consumo idrico pi? razionale che smorzi i picchi di consumo in determinati orari

4) Segnalazione allarmi all? utente

Possibilit? di attivare una serie di automatismi e allarmi che possano concretizzarsi in sms destinati agli utilizzatori (es: eccessivo consumo d?acqua, allarme su possibile perdita o rubinetto dimenticato aperto, ecc.)

5) Monitoraggio , manutenzione e controllo organico della rete idrica mediante i contatori installati sul territorio

Il personale addetto al controllo presso la centrale di gestione pu? avere ima visione d?insieme di tutte le centraline presenti sul territorio attraverso il PC installato nella propria sede. Di ogni utente presso cui ? installato il sistema si potranno verificare i consumi, la presenza di eventuali problemi, e addirittura inviare comandi specifici in remoto (ad esempio: una frequenza di lettura pi? alta al fine di consentire analisi sui consumi di un particolare utente). Tali comandi saranno automaticamente rilevati dalla centralina in una fase detta di ?sincronizzazione?, durante la quale il dispositivo invier? tutte le letture accumulate nella propria memoria al server, e richieder? al server stesso tutti i comandi in sospeso per lui.

Con precisione, architettura oltre all?Hardware e Firmware (FIG.3) costituenti ogni singola centralina ha dei software (FIG.4) a supporto dell?architettura con il quale gli operatori e i manutentori " autorizzati " potranno accedere al sistema di gestione attraverso autenticazione. Una volta che, l?operatore si sar? autenticato e sar? stato autorizzato dal sistema, acceder? ad un interfaccia e visualizzer? tutti i dati dei contatori sparsi nella rete in maniera organica, ottenendo cos? una visione di insieme, che gli consentir? di controllare dove sono localizzate le centraline, se sono in funzione, e cosa stanno rilevando.

Claims (4)

1. Rivendicazioni 1. Sistema (6) in FIG.l per il monitoraggio e controllo remoto di acqua e/o gas (7) - autoalimentato tramite un generatore a turbina (1), che converte l?energia cinetica ottenuta dal flusso che l?attraversa in energia elettrica e la immagazzina in un accumulatore (2) il quale a sua volta ? in grado di alimentare - una centralina elettronica (3). Tale centralina legge i dati dall?apparato di monitoraggio (8), li elabora, li memorizza al suo interno e procede all? inoltro, - tramite link wireless (GSM/GPRS/UMTS/EDGE/ZIGBEE) (4), verso un sistema remoto (5) il quale acquisisce i dati inviati ed ? in grado sia di inviare comandi al'occorrenza verso il sistema, sia di effettuare azioni di analisi e fatturazione (nel caso di rete idrica o gas).
2. 2. Il sistema (6) secondo quanto esposto nella rivendicazione 1 include un generatore a turbina (1) che converte l'energia cinetica del flusso di fluido in energia elettrica immagazzinabile in un accumulatore e utilizzabile per alimentare la centralina elettronica
3. 3. Il sistema (6) secondo quanto esposto nella rivendicazione 2 include una centralina elettronica (3) che ha lo scopo di elaborare i dati e trasmetterli attraverso una unit? di comunicazione wireless in remoto.
4. 4. Il sistema (6) secondo quanto esposto nella rivendicazione 3 include un?unit? di comunicazione wireless in grado di aprire una connessione protetta da intrusioni esterne con un sistema informativo remoto verso il quale si inviano i dati accumulati e dal quale si ricevono i comandi da eseguire.