Sistema de prepago para medidores de energía eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo automático de corte de suministro.

La presente invención se refiere al uso de un medidor completamente integrado de una sola pieza, cubierto totalmente y sin contacto con el exterior, que incorpora un sistema de prepago y un método más eficiente para controlar el suministro de energía eléctrica y obtener información relevante del medidor mediante tarjetas inteligentes sin contacto

Sistema de prepago para medidores de energía eléctrica por tarjeta inteligente sin contacto con dispositivo automático de corte de suministro.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de prepago para medidores de energía eléctrica, y más particularmente a un sistema y método más eficiente para controlar el suministro de energía eléctrica y obtener información relevante del medidor mediante el uso de tarjetas inteligentes sin contacto.

Antecedentes de la invención

Las compañías suministradoras de energía eléctrica han realizado tradicionalmente la lectura y elaboración de facturas para cobrar los servicios de suministro después de que han sido utilizados estos servicios por el cliente consumidor. Recientemente, se han propuesto en el estado de la técnica sistemas de prepago para el suministro de servicios públicos por ejemplo luz, agua o gas, como una forma de superar algunos de los inconvenientes de los sistemas de cobro tradicionales.

Una clase de sistemas de prepago fue diseñada de tal manera que la compra del suministro de electricidad (agua o gas) se hace directamente en una estación central y la información con respecto a la cantidad comprada se comunica después al emplazamiento del cliente donde se consume el suministro. En el emplazamiento (local, establecimiento, hogar, etc.) del cliente se instala un dispositivo de medición que recibe la información de la comunicación del prepago y acredita la cantidad comprada en la estación central. Normalmente, el dispositivo de medición de electricidad se instala en el exterior del negocio u hogar y una terminal que lee la información de prepago se coloca con el medidor o se conecta por medio de un cable o a través de los cables de suministro eléctrico al medidor, el cual en cambio está situado en el interior. Una desventaja de esta clase de sistemas de prepago es que son difíciles de instalar y son caros. Otro problema con este sistema típico de prepago es que no proporciona ninguna comunicación de respuesta acerca de la información del consumo, de cómo se utiliza el crédito, de dónde o qué medidor está utilizando el crédito, ni información sobre actividades ilícitas y manipulación del medidor.

Otra clase de sistemas de prepago conocido también se basa en la compra del suministro de electricidad directamente en una estación central o estaciones previamente determinadas, almacenándose la información de la cantidad de suministro comprada en una tarjeta magnética o en tarjetas inteligentes de contacto. Este sistema de prepago particular requiere el uso de un medidor electrónico que comprende un dispositivo lector de la tarjeta o llave magnética y una serie de dispositivos de control adicionales para controlar el suministro de la energía eléctrica.

Ejemplos del tipo de sistema de prepago mencionado anteriormente se describen en la patente estadounidense nº 4.240.030 titulada "Intelligent Electric Utility meter" concedida a Jess R. Baterman y colaboradores el 16 de diciembre de 1960, la cual describe un medidor inteligente que usa una tarjeta magnética insertable para regular el suministro de energía. La patente estadounidense nº 4.629.874 titulada "Prepayment metering system" concedida el 16 de diciembre de 1980, describe un sistema que emplea una tarjeta inteligente y elementos adicionales para determinar el crédito para regular el suministro de energía. La patente estadounidense nº 4.731.575 "Prepayment metering system using encoded purchase cards" concedida el 15 de marzo de 1988 a Joseph W. Sloan, describe un sistema que utiliza tarjetas de cinta magnética codificada para transferir la información de compra desde la oficina de cobro hasta el consumidor. La patente estadounidense nº 4.795.892 "Pre-paid commodity system" concedida el 3 de enero de 1989, cedida a CIC Systems, Inc., consiste en un sistema que emplea un prepago activado por tarjeta para la venta del suministro de electricidad, agua, gas, etc. La patente estadounidense nº 4.803.632 titulada "Intelligent utility meter system" concedida a Utility Systems Corp., el 7 de febrero de 1989, describe un medidor tipo procesador de datos externo que tiene una pantalla que utiliza un equipo lector para acceder y recuperar información, y un dispositivo lector de pago por tarjeta incluido en la pantalla localizado en el interior del inmueble. La patente estadounidense nº 4.908.769 titulada "Commodity metering systems" concedida a Schlumberger Electronics (UK) Ltd., el 13 de marzo de 1990, describe un sistema de medición por prepago que comprende una llave electrónica y un receptáculo para recibir la llave electrónica. La patente estadounidense nº 5.146.047 titulada "Prepayment metering system using encoded purchase cards from multiple locations" concedida a CIC Systems, Inc., el 8 de septiembre de 1992, se refiere a un sistema de prepago para suministrar servicios públicos que utiliza tarjetas de cinta magnética. La patente estadounidense nº 5.668.538 titulada "Modular electricity meter arrangement having remotely controllable switch" concedida a Siemens Measurements Ltd., el 16 de septiembre de 1997, describe una disposición de medidor que comprende un módulo de prepago que tiene aberturas para insertar tarjetas inteligentes, tarjetas de memoria, etc. La patente estadounidense nº 6.529.883 titulada "Prepayment energy metering system with two-way smart card communications" concedida a David M. Yee y colaboradores el 4 de marzo de 2003, describe un sistema de prepago de medición de energía que emplea una tarjeta inteligente para proporcionar comunicación bidireccional de datos para el envío de información del cliente al proveedor del servicio.

Sin embargo, una desventaja con este tipo de medidores de prepago con lector de tarjeta magnética o tarjeta inteligente de contacto radica en que el lector al estar expuesto para recibir las tarjetas de prepago se hace vulnerable a daños (intencionados o no intencionados) por parte del usuario o en ambientes salinos y de alta humedad relativa. Otro problema surge cuando el lector de tarjetas está conectado por medio de un cable al medidor, ya que dicho cable también es susceptible a sufrir daños. Asimismo, cuando el lector está incorporado al medidor, el medidor tiene que someterse a cambios físicos importantes aumentando su volumen y haciéndolo vulnerable a daños por exponer parte del mismo al medio ambiente, independientemente de volverlos incompatibles con conectores ya existentes en el mercado como los conectores tipo S o A.

Todavía otra clase de sistemas de prepago para controlar el suministro de energía eléctrica son aquellos que incorporan medios de corte de suministro cuando se ha agotado el crédito. Un ejemplo de dicho sistema se describe en la patente estadounidense nº 5.959.549 titulada "Communal metering system" concedida a Andreas J. Synesiou y colaboradores, el 28 de septiembre de 1999, la cual describe un sistema de medición que suministra electricidad previamente pagada a una pluralidad de clientes, en donde el suministro y corte de energía se efectúa de manera remota. Una desventaja de esta clase de sistemas de prepago para el control del suministro de energía eléctrica es que requieren equipos para la transmisión y recepción de información (por ejemplo, módem) hacia y desde la central, además de ser caros. Otro problema con este sistema es que no proporciona ninguna información sobre actividades ilícitas y manipulación del medidor.

Teniendo en cuenta los defectos de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de prepago para controlar de manera eficiente el suministro de energía eléctrica en medidores electrónicos instalados en el inmueble del cliente.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que utilice un medidor herméticamente cerrado y una tarjeta inteligente sin contacto.

Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que incorpore un dispositivo automático de corte de suministro de energía.

Aún otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de prepago de medición de energía que mediante el uso de tarjeta inteligente sin contacto proporcione al proveedor del suministro información del consumo, de cómo se utiliza el crédito, de dónde o qué medidor está utilizando el crédito, e información sobre actividades ilícitas y manipulación del medidor.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método de prepago para el suministro...

1. Método de prepago de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto y un medidor electrónico de energía eléctrica con un elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, caracterizado porque comprende las etapas de:

intercambiar información entre el medidor y la tarjeta inteligente sin contacto por medio de radiofrecuencia;

autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, en forma mutua, por medio de dos o más firmas digitales y el número de serie del medidor;

descargar y almacenar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago en la memoria del medidor electrónico; y

grabar la información generada sobre el estado del medidor en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.

2. El método de prepago de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado además porque la etapa de intercambiar información entre el medidor y la tarjeta inteligente sin contacto incluye además las etapas de:

emitir una señal de radiofrecuencia desde el medidor por medio de una tarjeta de control de prepago sin contacto;

detectar la presencia de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago dentro del campo de detección del medidor de energía eléctrica;

determinar si hay más de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago en el campo de detección del medidor de energía eléctrica; y

seleccionar la tarjeta inteligente sin contacto de prepago de acuerdo con un protocolo de transmisión de datos por radiofrecuencia previamente determinado.

3. El método de prepago de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado además porque la etapa de autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto comprende además las etapas de:

verificar si la tarjeta inteligente sin contacto de prepago corresponde al medidor de energía eléctrica; y

determinar si la tarjeta inteligente sin contacto de prepago tiene un saldo mayor que cero de la cantidad de KWh prepagados.

4. El método de prepago de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado además porque la etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago al medidor electrónico puede ser parcial o total.

5. El método de prepago de energía eléctrica según la reivindicación 4, caracterizado además porque la descarga parcial o total de la cantidad de KWh prepagados depende de la cantidad predeterminada grabada en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.

6. El método de prepago de energía eléctrica según las reivindicaciones 1 y 4, caracterizado además porque la etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago al medidor electrónico incluye además las etapas de:

leer el saldo restante en el medidor;

sumar el saldo total o parcial descargado de la tarjeta inteligente al saldo restante en el medidor; y

almacenar el nuevo valor del saldo prepagado en el medidor.

7. El método de prepago de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado además porque la información que se graba en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago consiste en la energía consumida por el usuario durante la vida del medidor, datos recogidos por el medidor (por ejemplo podrían ser el factor de potencia, calidad de la línea, etc.) y actividades ilícitas cometidas al medidor tales como desconexiones, inversiones, presencia de derivaciones, y similares.

8. El método de prepago de energía eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto del medidor electrónico se activa según la información desplegada en la pantalla para ahorrar energía a la compañía de distribución de energía eléctrica.

9. Método para controlar automáticamente el suministro de energía eléctrica en un medidor electrónico de prepago sin contacto, que utiliza un dispositivo automático de corte de suministro y caracterizado porque comprende las etapas de:

leer el saldo prepagado en la memoria del medidor electrónico;

verificar si el saldo prepagado es mayor que 0; y

verificar el estado del dispositivo automático de corte de suministro para determinar si está abierto o cerrado; y

generar una señal para abrir o cerrar el dispositivo automático de corte de suministro energía eléctrica según el saldo prepagado leído;

en donde cuando el saldo es mayor que 0 se genera una señal para cerrar el dispositivo automático de corte de suministro a fin de permitir el suministro de energía eléctrica al medidor, y cuando el saldo no es mayor que 0 se genera una señal para abrir el dispositivo automático de corte de suministro a fin de cortar el suministro de energía eléctrica al usuario.

10. El método para controlar automáticamente el suministro de energía eléctrica en un medidor electrónico de prepago sin contacto, según la reivindicación 9, caracterizado además porque dicho dispositivo automático de corte de suministro es un relé.

11. Un método para obtener información del uso de un medidor electrónico de prepago con elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, caracterizado porque comprende las etapas de:

almacenar la información generada sobre el estado del medidor en la memoria de dicho medidor;

transmitir dicha información almacenada en el medidor a una tarjeta inteligente de prepago sin contacto; y

descargar la información grabada en dicha tarjeta inteligente sin contacto cada vez que el usuario recarga con KWh prepagados dicha tarjeta reutilizable, en una base de datos a través de un punto de venta para su posterior análisis por la compañía suministradora de energía eléctrica.

12. El método para obtener información del uso de un medidor electrónico de prepago con elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, según la reivindicación 11, caracterizado además porque la información obtenida consiste en la energía consumida por el usuario durante la vida del medidor, el saldo del medidor, y actividades ilícitas cometidas al medidor tales como el número de desconexiones, interrupciones, derivaciones, energía acumulada durante el uso de derivaciones e inversiones.

13. Método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos que tienen un elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto y un dispositivo automático de corte de suministro, que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto y caracterizado porque comprende las etapas de:

leer el saldo en la memoria del medidor electrónico;

verificar si el saldo es mayor que 0;

verificar el estado del dispositivo automático de corte de suministro para determinar si está abierto o cerrado; y

generar una señal para abrir o cerrar el dispositivo automático de corte de suministro según el saldo prepagado leído, en donde cuando el saldo es mayor que 0 se genera una señal para cerrar el dispositivo automático de corte de suministro a fin de permitir el suministro de energía eléctrica al medidor, y cuando el saldo no es mayor que 0 se genera una señal para abrir el dispositivo automático de corte de suministro a fin de cortar el suministro de energía eléctrica al usuario;

detectar la presencia de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago;

intercambiar información entre el medidor y la tarjeta inteligente sin contacto por medio de radiofrecuencia;

autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto, en forma mutua, por medio de dos o más firmas digitales y el número de serie del medidor;

descargar y almacenar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago en la memoria del medidor electrónico; y

grabar la información generada sobre el estado del medidor en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.

14. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según la reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de intercambiar información entre el medidor y la tarjeta inteligente sin contacto incluye además las etapas de:

emitir una señal de radiofrecuencia desde el medidor por medio de una tarjeta de control de prepago sin contacto;

detectar la presencia de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago dentro del campo de detección del medidor de energía eléctrica;

determinar si hay más de una tarjeta inteligente sin contacto de prepago en el campo de detección del medidor de energía eléctrica; y

seleccionar la tarjeta inteligente sin contacto de prepago de acuerdo con un protocolo de transmisión de datos por radiofrecuencia previamente determinado.

15. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según la reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de autentificar la tarjeta inteligente de prepago y el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto comprende además las etapas de:

verificar si la tarjeta inteligente sin contacto de prepago corresponde al medidor de energía eléctrica; y

determinar si la tarjeta inteligente sin contacto de prepago tiene saldo.

16. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según la reivindicación 13, caracterizado además porque la etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago al medidor electrónico puede ser parcial o total.

17. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según la reivindicación 16, caracterizado además porque la descarga parcial o total de la cantidad de KWh prepagados depende de la cantidad predeterminada grabada en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago.

18. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según las reivindicaciones 13 y 16, caracterizado además porque la etapa de descargar la cantidad de KWh prepagados de la tarjeta inteligente de prepago al medidor electrónico incluye además las etapas de:

leer el saldo restante en el medidor;

sumar el saldo total o parcial descargado de la tarjeta inteligente al saldo restante en el medidor; y

almacenar el nuevo valor del saldo prepagado en el medidor.

19. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según la reivindicación 13, caracterizado además porque la información que se graba en la tarjeta inteligente sin contacto de prepago consiste en la energía consumida por el usuario durante la vida del medidor y en las actividades ilícitas cometidas al medidor tales como desconexiones, inversiones, presencia de derivaciones, energía acumulada durante el uso de derivaciones y similares.

20. El método de prepago y control de suministro de energía eléctrica para medidores electrónicos según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado además porque el elemento de lectura/escritura interno de tarjetas inteligentes sin contacto del medidor electrónico se activa según la información desplegada en la pantalla para ahorrar energía a la compañía de distribución de energía eléctrica.

21. Un sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto para un medidor electrónico del tipo que comprende una tarjeta de medición de energía eléctrica que incluye un módulo de medición para registrar la energía eléctrica consumida por el usuario; un microcontrolador para controlar el funcionamiento del módulo de medición de energía, el cual tiene una memoria flash para almacenar información generada en el módulo de medición con respecto a la energía consumida por el usuario durante la vida del medidor y las actividades ilícitas cometidas al medidor; una pantalla de cristal líquido para desplegar información sobre el estado del medidor; y una fuente de alimentación independiente para dicho módulo de medición de energía y dicho microcontrolador,

caracterizado porque el sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica comprende:

22. El sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación 21, caracterizado además porque el elemento de lectura/escritura de tarjetas sin contacto incluye además un módulo de encriptación/desencriptación para verificar y validar la autenticidad de la tarjeta de prepago, codificar los datos transferidos y verificar la validez de la información grabada en la memoria del microcontrolador o circuito impreso de uso específico para tarjetas de prepago de dicha tarjeta de prepago sin contacto antes de la descarga.

23. El sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación 22, caracterizado además porque la información que verifica y valida el elemento de lectura/escritura sin contacto puede ser el número de medidor, número de contrato, última fecha de carga de la tarjeta, llaves de seguridad, datos de la cantidad de KWh prepagados y/o cantidad de KWh prepagados a transferir al medidor por descarga.

24. El sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación 21, caracterizado además porque los datos de la cantidad prepagada de energía eléctrica descargados de la tarjeta de control de prepago sin contacto se almacenan en la memoria flash del microcontrolador del módulo de medición.

25. El sistema de prepago y control de suministro de energía eléctrica que utiliza una tarjeta inteligente sin contacto para un medidor electrónico, según la reivindicación 21, caracterizado además porque la pantalla de cristal líquido del medidor despliega la información de energía disponible por el usuario previamente pagada, así como cuándo se puede descargar la cantidad de KWh prepagados de una tarjeta de prepago sin contacto e incluso información especial que indica al usuario colocar la tarjeta cerca del medidor para iniciar la descarga de la cantidad de KWh prepagados.