SISTEMA DISTRIBUIDO DE ELEMENTOS INTEGRADOS EN NODOS PARA EL CONTROL Y LA GESTIÓN DE ELEMENTOS CONTROLABLES ELECTRÓNICAMENTE Y PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DEL MISMO.

Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para control y gestión de elementos controlables electrónicamente.

Cada nodo 2 comprende capa hardware y software, estando los elementos de cada nodo relacionados con elementos del mismo u otro nodo, mediante enlaces que determinan la circulación de cada evento, definiéndose la funcionalidad de cada elemento por al menos un enlace 3 y al menos una configuración 1 traducida at lenguaje del sistema con la herramienta software de configuración.

Procedimiento de funcionamiento del sistema que comprende recepción y envío de eventos para registro y configuración de nodos desde la herramienta de configuración y, activación 23 del envío por un nodo 2, recepción 24 en otro nodo, procesamiento de la información 25, recepción 26 del evento en elementos 1 de nodos receptores, ejecución 27, comprobación 28 de si generar nuevo evento o no, y generación del mismo 28.2, o no 28.1, según configuración.

Campo técnico de la invención

La presente invención corresponde al campo técnico de los sistemas aplicables a aplicaciones 10 que comprenden elementos controlables electrónicamente, llevando la gestión de los mismos.

Antecedentes de la Invención

Uno de los campos de la técnica que más está avanzando en los últimos tiempos son los 15 sistemas de control y gestión de instalaciones, donde podemos englobar multitud de tipos de aplicaciones, desde el control de grandes instalaciones energéticas como, por ejemplo, parques eólicos o plantas solares, hasta instalaciones domésticas, lo que comúnmente se denomina aplicaciones domóticas.

Existen actualmente multitud de sistemas para realizar el control de instalaciones y la automatización de tareas, bien de forma remota, bien de forma autónoma por el propio sistema. Sin embargo, sucede que la mayor parte de las empresas dedicadas a estos tipos de sistemas, donde existe una gran competencia, elaboran sistemas propios cuyos elementos no son compatibilizables con los de ninguna otra empresa, de manera que aparecen limitaciones 25 importantes en cuanto al hecho de que una vez adquirido un sistema de control, el desarrollo de la tecnología para la mejora de dicho sistema depende del avance de una única empresa, no del de un sector. Además, se depende de una sola empresa para las labores de mantenimiento, reparación y ampliación (cuando sea posible) del sistema, lo que al eliminar la competencia, deriva en perjuicio para el consumidor final. Por tanto, un primer problema técnico que surge es 30 el de la estandarización de estos sistemas de control o gestión, independientemente de la plataforma, fabricante o tipo de dispositivo que se desee controlar, adaptándose tanto a las tecnologías ya existentes como a las futuras tecnologías que pudieran aparecer.

Una forma de resolver este problema técnico es la modularización de los elementos de la 35 instalación, de manera que todo elemento componente de la instalación esté configurado a partir de diferentes módulos, existiendo así módulos que, por sí solos, carecen de una funcionalidad definida, pero que combinados entre sí logran ofrecer cualquier funcionalidad posible para así adaptarse a cualquier tipo de tecnología de forma que en cada caso particular se dispongan los

módulos adecuados para el correcto funcionamiento del sistema. De este modo, se posibilita la adopción de cualquier tipo de tecnología simplemente implementando el módulo necesario para que un tipo determinado de tecnología se adapte a la instalación que se está realizando.

No obstante, para poder llegar a obtener módulos como los indicados, en los que cada uno de ellos realiza una función según cómo se ha combinado con el resto y en función de unas instrucciones prefijadas por el usuario, se hace necesaria la combinación de la tecnológica de los sistemas de control actuales (esto es, el hardware actual) junto al desarrollo de software, de modo que dichos elementos sean capaces de procesar la información de modos diferentes, con lo que únicamente se trata de coger la opción más adecuada entre todas las posibles. Actualmente, en los sistemas de telecontrol, en los que se dispone de un determinado número de elementos con una funcionalidad definida, es la instalación la que ha de adaptarse al telecontrol y no al contrario, siendo altamente costoso y a veces imposible la ampliación de sistemas ya realizados y las soluciones aportadas no se adaptan totalmente a lo buscado, sino que se trata de aproximaciones. Por ejemplo, en una vivienda donde se ha automatizado la caldera de gas, de manera que funcione conforme a unos parámetros definidos (hora de encendido y apagado, temperatura ambiental, división por zonas, etc.) la introducción de una nueva dependencia o el deseo de ampliar la instalación a zonas no climatizadas (un trastero, por ejemplo) supone la necesidad de alterar por completo el sistema tanto a nivel físico como de programación, siendo necesaria la intervención de la empresa instaladora. Por tanto, un segundo problema técnico que hay que resolver es el de la escalabilidad del sistema de telecontrol, convirtiéndolo en un sistema distribuido que permita superar los problemas de estos sistemas.

Actualmente se conocen intentos de resolver los problemas anteriormente comentados mediante la introducción de estándares de fabricación de sistemas, como por ejemplo el estándar KNX para instalaciones domóticas. Si bien resulta una solución únicamente parcial ya que, aunque engloba en un mismo tipo de sistema a varios fabricantes, éstos quedan sujetos a unas normas de fabricación que coartan la flexibilidad de adaptación a un problema concreto, dado que ofrecen pocas opciones a la hora de resolver una instalación. Por ejemplo, el estándar KNX introduce un cable de protocolo de comunicación a través de todo el sistema, de modo que obliga a realizar una instalación de cableado por todo el edificio donde quiera ser instalado.

En la actualidad es conocida la existencia de diferentes protocolos de comunicación como Ethernet, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi, etc. los cuales son empleados en mayor o menor medida para la ejecución de sistemas de control de instalaciones, siendo las características propias de cada una de ellas las que hacen que se deriven más hacia un tipo de instalaciones que otras. Estos protocolos son habitualmente empleados en la automatización de instalaciones, existiendo limitaciones debidas a las mismas propiedades de cada protocolo.

Por tanto, un tercer problema técnico que presenta el actual estado de la técnica es la falta de versatilidad, estando limitados los actuales sistemas de control por un único protocolo, cuando sería recomendable el empleo de varios de ellos en función de la instalación y de las circunstancias específicas de la misma, e incluso que fuera capaz de prever soluciones adecuadas a futuras ampliaciones de la instalación que se trate, aún cuando no se conozcan exactamente las necesidades que surgirán.

En la práctica, realmente cualquier sistema de control, sea cual sea el protocolo que utilice, es ampliable con otros dispositivos o incluso con otros sistemas que utilicen protocolos diferentes. No obstante, el problema con el que se encuentra cualquier persona que trata de llevar a cabo una ampliación de este tipo es que ya de entrada el sistema a ampliar ha debido ser configurado de forma individual y en el momento de su ampliación, cada dispositivo o cada sistema a añadir debe ser configurado igualmente de forma individual. Incluso, si el sistema añadido utiliza un protocolo diferente, el traductor de enlace entre los mismos, va a tener que ser configurado manualmente.

Esto genera una enorme dificultad en el proceso de configuración y las posibles realizaciones de ampliaciones de sistemas pues los dispositivos a configurar en cada sistema pueden ser muy numerosos, lo que conlleva una alta posibilidad de error.

Finalmente, todos los sistemas de control de instalaciones descritos parten de los conceptos de sensor, controlador, actuador e interface, pudiendo un mismo dispositivo realizar varias de estas funciones, que sería simplemente la unión de dos elementos de los descritos en uno solo. Esta concepción de la instalación provoca inevitablemente una falta de flexibilidad a la hora de crear el sistema de control que deriva finalmente en altos costes y en una limitación importante de las posibilidades que ofrece dicho sistema.

Son conocidos distintos documentos que reflejan el estado de la técnica indicado. Así pues, el documento de referencia US2007242688A1 describe la disposición de un sistema formado por controladores, sensores, interruptores, alarmas, actuadores, ventiladores, humidificadores, etc. los cuales se disponen de manera tal que todos los elementos del sistema se pueden configurar para que trabajen a intervalos, en vez de en continuo, de modo que se reduce la cantidad de información que circula por el sistema evitando así sobrecargar el bus de comunicaciones, problema habitual en redes inalámbricas. También describe cómo se ha de construir los dispositivos para su funcionamiento en el sistema. En esta patente los nodos son dispositivos determinados, es decir, un sensor, un actuador un controlador o un elemento similar. Por otro lado, se describe un sistema en el que cada nodo tiene su correspondiente canal de

comunicación físico con el resto de nodos. La información en este sistema va de origen a destino pasando a través de otros nodos si es necesario, sin embargo el sistema no tiene capacidad de modificar la información durante su transcurso. Además, es necesaria una estación de trabajo para poder guardar logs e información relevante del sistema así como para poder programar y hacer cambios. El sistema...

1- Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, basado en eventos y configurado a través de una herramienta software de configuración por medio de enlaces 3 entre los nodos 2 que componen el sistema, caracterizado por que comprende al menos un nodo 2 que integra al menos un elemento 1 que puede ser físico o virtual, siendo estos últimos los que amplían las funcionalidades del nodo sin tener reflejo físico en el hardware, con unas características determinadas y específicas, donde cada nodo 2 está formado por una primera capa hardware, que comprende una unidad de control, un módulo de elementos físicos y un módulo de comunicación con la herramienta software de configuración y, una segunda capa software que comprende un kernel, un driver para los elementos físicos, un driver para la comunicación con la herramienta software de configuración, un sistema operativo, una librería del sistema con toda la información del mismo, una parte de ejecución o runtime, y la especificación del nodo que hay que registrar, siendo implementadas unas u otras partes de las capas de cada nodo en función del tipo de nodo y su función y, donde los elementos de cada nodo están relacionados con elementos del mismo nodo o de otro nodo distinto, mediante unos enlaces que determinan hacia donde circula cada orden o evento, estando definida la funcionalidad de cada elemento por al menos un enlace 3 y al menos una configuración del elemento 1 que se traduce al lenguaje del sistema a través de la herramienta software de configuración.

2- Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, según la reivindicación 1 caracterizado por que los enlaces 3 entre elementos 1 incluyen modificadores de la orden o evento que aplican una operación lógica o matemática al valor de dicho evento para modificar dicho valor antes de que llegue a su destino, de manera que el evento se realice en unas condiciones concretas determinadas por el usuario.

3- Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que los enlaces 3 entre elementos 1 se realizan a través de puntos de conexión de entrada, de salida, o de entrada/salida de eventos existentes en cada elemento 1.

4- Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la comunicación entre nodos 2 cuyos módulos de comunicación con

la herramienta software de configuración se basan en protocolos de comunicación física distintos, se realiza a través de un puente entre protocolos físicos, que traduce a nivel de hardware entre un método de comunicación y otro.

5- Sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la comunicación entre este sistema y cualquier otro sistema o aplicación que utilice un protocolo de comunicación software distinto al de este se realiza a través de un nodo proxy, que es un traductor entre sistemas siendo la especificación del nodo de la capa software de dicho nodo Proxy la encargada de comunicarse con el otro sistema y traducir la información de manera bidireccional entre ambos.

6- Sistema distribuido de elementos 1 Integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, según con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la herramienta software de configuración del sistema comprende una aplicación de programación que permite que esta se realice de forma visual a través de la pantalla de un terminal, estableciendo en la misma los enlaces entre los elementos y la configuración de los mismos, para obtener la funcionalidad deseada en el sistema.

7- Procedimiento de funcionamiento de un sistema distribuido de elementos 1 integrados en nodos 2 para el control y la gestión de elementos controlables electrónicamente, basado en eventos como el que se define en las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que comprende por una parte la recepción y envío de eventos para el registro y configuración de cada nodo desde la herramienta de configuración y, por otra parte

- la activación 23 del envío de al menos un evento por al menos un primer nodo 2;

- la recepción 24 en al menos un segundo nodo del al menos un evento procedente del

primer nodo;

- el procesamiento de la información 25 del evento por el al menos un segundo nodo;

la recepción 26 de dicho al menos un evento en el al menos un elemento 1 integrado en el segundo nodo, receptor de los mismos; la ejecución 27 del mismo,

la comprobación 28 en el al menos un elemento 1 integrado en el segundo nodo, según la configuración del mismo, de si debe generar un nuevo evento o no, y;

- la generación de un nuevo evento 28.2, si la configuración de dicho al menos un

elemento 1 que integra el segundo nodo así lo determina, enviándolo al nodo correspondiente o la finalización del procedimiento 29 en caso contrario 28.1.