Sistema de control de canal.

Un sistema de control de canal para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal (2),

que comprende:

(a) un controlador maestro centralizado (20),

(b) a controlador esclavo local (30),

(c) un sistema de comunicación inalambrica entre el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local,

(d) un punto de referencía (fijo) (8) o un marcador (movible) (11) relacionados con el nivel de agua o el flujo de agua en el sistema de canal,

(e) un dispositivo de accionamiento ajustable (9) en el sistema de canal, tal como una compuerta o una bomba ajustables,

por el que el controlador esclavo local comprende un dispositivo inalambrico móvil (13) que a su vez comprende (i) unos medios técnicos para ver o grabar una medición del nivel de agua o del flujo de agua con respecto al punto de referencia (fijo) (8) o al marcador (movible) (11) en el sistema de canal, (ii) unos medios tecnicos para enviar la medici6n del nivel de agua o del flujo de agua como una serial de entrada al controlador maestro centralizado, (iii) unos medios tecnicos para recibir una serial de control de salida del controlador maestro centralizado, y (iv) una interfaz de usuario para exponer una instrucción legible por humano basada en la serial de salida recibida desde el controlador maestro centralizado.

Sistema de control de canal

La presente invención está relacionada con sistemas de control de canales. La invención está relacionada en particular con sistemas de control de canales que comprenden un controlador maestro centralizado y un controlador esclavo local.

El término sistema de canal empleado en esta memoria se debe interpretar ampliamente. Un sistema de canal puede ser un sistema de canal de irrigación, un sistema de canal de drenaje o un rio con una estructura de control regulable, por ejemplo una esclusa en su curso.

Los canales y las redes de aguas abiertas por todo el mundo sirven para transportar agua. Para la irrigación, es necesario transportar el agua desde su origen a los usuarios, mientras que para el drenaje, es necesario que abundante agua (de lluvia) sea evacuada de la zona. Para gestionar el flujo de agua, en el canal se construyen estructuras tales como compuertas de fondo, compuertas de rebose y bombas. Ajustando la configuración de estas estructuras, los flujos pueden ser dirigidos a través del canal, a canales laterales y adentro y afuera de depósitos. El cambio de la configuración de una estructura lo hace manualmente una persona. Esta persona u operario realiza una acción de control basada en información local (visual) y comunicación oral poco frecuente con una autoridad central que opera el canal. Una desventaja eS que la flexibilidad y las prestaciones de suministro de agua son bajas. Los cambios en el horario de suministro solo se pueden hacer una vez cada muchos días, mientras en cambio la demanda de agúa es variable durante el curso del día. Con el fin de que coincidan suministro y demanda lo mejor posible, es obJigatorio suministrar de más. Usualmente, se suministra un exceso de agua de por lo menos el10 %, solo con el fin de tener agua disponible en todas las ubicaciones en todo momento en la red de agua.

Otra desventaja de los canales operados manualmente es que se puede sobornar a los operarios para que den más agua a ciertos usuarios. Además, frecuentemente se roba agua del sistema de canal o de la red de agua.

Durante las últimas décadas, una respuesta a las sobredichas desventajas de los canales operados manualmente y de las redes de aguas abiertas se ha buscado en la automatización de canales. Un ejemplo de esta técnica anterior se describe en la publicación de patente GB-2187573. La provisión de sensores de nivel de agua, líneas de comunicación, bases de datos para almacenamiento y análisis de mediciones, control central, PLC locales y motores eléctricos permite el suministro de agua bajo demanda. Esto permite una total flexibilidad en el suministro de agua durante el curso de un día, para la eliminación de pérdidas por exceso de suministro, y para una reacción directa a la lluvia o a cambios en la demanda de agua. Como ya no se necesita un operario humano, se reduce enormemente la posibilidad de soborno y las consiguientes pérdidas de agua. Otra ventaja es que se puede rastrear cualquier ubicación, en la que se roba regularmente agua, a partir del análisis de las mediciones que son almacenadas en una base de datos del control central.

Sin embargo, para muchos canales pequeños y redes de aguas abiertas, especialmente las de los países en desarrollo, la instalación de los equipos técnicos necesarios para la automatización de canales es simplemente demasiado cara. Para los canales más grandes, puede merecer la pena la inversión de la instalación de los equipos técnicos necesarios, pero el mantenimiento de las instalaciones es casi imposible debido a la gran amplitud de tales sistemas que son vulnerables y están expuestos a diversos factores, tales como desgaste y rotura, tormentas, rayos, oxidación, vandalismo, etc.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una altemativa de sistema de control de canal.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de control de canal con el que se puedan detectar fácilmente las desviaciones de las condiciones de funcionamiento normal.

Otro objeto adicional de la invención es proporcionar un sistema de control de canal con el que se puedan rectificar fácilmente los problemas operativos menores.

Otro objeto adicional de la invención es proporcionar un sistema de control de canal que permita un control de agua preciso y flexible.

Otro objeto incluso de la presente invención es proporcionar un sistema de control de canal que proporcione una cantidad económica y eficiente de inversión de capital en equipos de control de canal.

Otro objeto incluso de la presente invención es proporcionar un sistema de control de canal que se pueda instalar fácilmente, y se ponga y mantenga fácilmente en funcionamiento.

Uno o más de los objetos indicados arriba se logran con un sistema de control de canal según la invención.

Según un aspecto de la invención, un sistema de control de canal para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal (2) comprende:

(a) un controlador maestro centralizado (20) ,

(b) a controlador esclavo local (30) ,

(c) un sistema de comunicación inalámbrica entre el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local,

(d) un punto de referencia (fijo) (8) o un marcador (movible) (11) relacionados con el nivel de agua o el flujo de agua en el sistema de canal,

y

(e) un dispositivo de accionamiento ajustable (9) en el sistema de canal, tal como una compuerta o una bomba ajustables,

por el que el controlador esclavo local comprende un dispositivo inalámbrico móvil (13) que a su vez comprende (i) unos medios técnicos para ver o grabar una medición del nivel de agua o del flujo de agua con respecto al punto de referencia (fijo) (8) o al marcador (movible) (11) en el sistema de canal, (H) unos medios técnicos para enviar la medición del nivel de agua o del flujo de agua como una señal de entrada al controlador maestro centralizado, (iii) unos medios técnicos para recibir una señal de control de salida del controlador maestro centralizado, y (iv) una interfaz de usuario para exponer una instrucción legible por humano basada en la señal de salida recibida desde el controlador maestro centralizado.

Una ventaja técnica es que el sistema de control de canal permite un control preciso y flexible de flujo de agua debido a su grado de automatización técnica junto con un grado de redundancia en su modo de funcionamiento porque no es necesario instalar equipos técnicos vulnerables en un punto de control y se necesita un operario humano para comprobar, manejar y mantener la infraestructura de canal local, incluido el dispositivo de accionamiento ajustable, en y alrededor de un punto de medición en el sistema de canal.

Preferiblemente, el dispositivo inalámbrico móvil comprendido en el controlador esclavo local comprende además a su vez (v) unos medios técnicos para ver o grabar una medición del estado o configuración del dispositivo de accionamiento ajustable, tal como una compuerta o bomba, en el sistema de canal, y (vi) unos medios técnicos para enviar la medición del estado o configuración del dispositivo de accionamiento ajustable como una señal de entrada al controlador maestro centralizado. La ventaja del mismo es que cada acontecimiento regular se puede tratar a través del controlador maestro centralizado, mientras al mismo tiempo cualquier irregularidad, por ejemplo, un cadáver de animal atascado en una compuerta, también se puede tratar con la discreción del operario humano que informa al controlador maestro centralizado acerca de la irregularidad de la misma manera rápida y fácil como informa la controlador maestro centralizado acerca de acontecimientos regulares.

La meta principal del sistema de control de canal según la invención es regular el flujo de agua en el sistema de canal. Una manera de lograr esta meta es mediante una manera derivativa, p. ej. por medio de medición y control del nivel de agua en un sistema de canal. El nivel de agua se mide frente a un punto fijo de la estructura del canal, p. ej. una línea de medición pintada en o cerca de una estructura de canal. Otra manera de lograr dicha meta es mediante una manera menos derivativa, en la que el flujo de agua relativo en un sistema de canal se puede regular al medir y controlar la configuración de un dispositivo de accionamiento ajustable tal como una compuerta o una bomba. Incluso otra manera de lograr dicha meta es de una manera directa, en la que el flujo de agua en un sistema de canal se puede regular al medir y controlar el flujo de agua absoluto, p. ej. por medio de un caudalímetro que puede indicar el flujo de agua en términos absolutos. Dado que los dispositivos de control y medición, p. ej. una... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de control de canal para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal (2) , que comprende:

(a) un controlador maestro centralizado (20) ,

(b) a controlador esclavo local (30) ,

(c) un sistema de comunicación inalámbrica entre el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local,

(d) un punto de referencia (fijo) (8) o un marcador (movible) (11) relacionados con el nivel de agua o el flujo de agua en el sistema de canal,

y

(e) un dispositivo de accionamiento ajustable (9) en el sistema de canal, tal como una compuerta o una bomba ajustables,

por el que el controlador esclavo local comprende un dispositivo inalámbrico móvil (13) que a su vez comprende (i) unos medios técnicos para ver o grabar una medición del nivel de agua o del flujo de agua con respecto al punto de referencia (fijo) (8) o al marcador (movible) (11) en el sistema de canal, (ii) unos medios técnicos para enviar la medición del nivel de agua o del flujo de agua como una señal de entrada al controlador maestro centralizado, (iii) unos medios técnicos para recibir una señal de control de salida del controlador maestro centralizado, y (iv) una interfaz de usuario para exponer una instrucción legible por humano basada en la señal de salida recibida desde el controlador maestro centralizado.

2. Un sistema de control de canal según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo inalámbrico móvil comprendido en el controlador esclavo local comprende a su vez (v) unos medios técnicos para ver o grabar una medición del estado o la configuración del dispositivo de accionamiento ajustable, tal como una compuerta o bomba, en el sistema de canal, y (vi) unos medios técnicos para enviar la medición del estado o configuración del dispositivo de accionamiento ajustable como una señal de entrada al controlador maestro centralizado.

3. Un sistema de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado por que el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local están configurados para interactuar mutuamente en la ejecución de un algoritmo de control predictivo utilizando un modelo matemático del sistema de canal.

4. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local están implementados en dispositivos distintos.

5. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local están integrados en un solo dispositivo móvil.

6. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local están configurados adicionalmente para interactuar mutuamente para actualizar el modelo matemático del sistema de canal en tiempo real.

7. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que adicionalmente comprende unos medios para la verificación de la ubicación de cualquier punto de referencia o marcador dados en el sistema de canal.

8. Un sistema de control de canal según la reivindicación 7, caracterizado por que los medios para la verificación comprenden un identificador legible digitalmente (5) , p. ej. un código de barras o un código OR, colocados en o cerca del punto de referencia (8) o marcador (11) en el sistema de canal.

9. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por que comprende unos medios adicionales para controlar el acceso al dispositivo de accionamiento ajustable en el sistema de canal

(2) .

10. Un sistema de control de canal según la reivindicaciones 9, caracterizado por que los medios adicionales comprenden unos medios basados en código de seguridad tales como una cerradura digitalizada.

11. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que el controlador maestro centralizado y el controlador esclavo local están configurados para interactuar mutuamente en la ejecución de un algoritmo de control predictivo utilizando un modelo matemático del sistema de canal que utiliza software que comprende código para el reconocimiento del nivel de agua adaptado para el uso con un dispositivo móvil.

12. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que el controlador

maestro centralizado y el controlador esclavo local están configurados para interactuar mutuamente en la ejecución de un algoritmo de control predictivo utilizando un modelo matemático del sistema de canal que utiliza software que comprende código para un modelo de control predictivo adaptado para el uso con un dispositivo móvil.

13. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 11-12, caracterizado por que el código para un modelo de control predictivo comprende código para calcular acciones de control para los dispositivos de accionamiento ajustable en el sistema de canal en instantes de tiempo cuando el operario que maneja el controlador esclavo local puede llegar realmente al próximo dispositivo de accionamiento ajustable que va a ser ajustado.

14. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 12-13, caracterizado por que el software comprende adicionalmente código para actualizar el modelo de control predictivo adaptado para el uso con un dispositivo móvil.

15. Un sistema de control de canal según la reivindicación 14, caracterizado por que el código para actualizar el modelo de control predictivo comprende código con el que para actualizar el modelo de control predictivo solo se usa la medición del nivel de agua y/o la configuración del dispositivo de accionamiento ajustable que se han enviado al controlador maestro centralizado.

16. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 14-15, caracterizado por que el código para actualizar el modelo de control predictivo comprende código que implementa el filtrado Kalman.

17. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 11-16, caracterizado por que el software comprende adicionalmente código para proporcionar una solución calculada óptima para el próximo punto de referencia o marcador en el sistema de canal en el que hacer una medición del nivel de agua o el flujo de agua después de que el controlador maestro centralizado ha procesado una medición del nivel de agua y/o la configuración de un dispositivo de accionamiento ajustable en un punto de referencia o marcador particulares.

18. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, caracterizado por que el sistema de canal en cualquier punto de referencia o marcador dados comprende un dispositivo controlado remotamente que hace mediciones.

19. Un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, caracterizado por que el sistema de canal en cualquier punto de referencia o marcador dados comprende un dispositivo de medición o grabación que funciona en una frecuencia de ondas no visibles, tales como un dispositivo de infrarrojos (IR) o en intervalos de tiempo ajustables.

20. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal que utiliza un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-19, caracterizado por que el método comprende las fases de: (A) hacer una medición del nivel de agua o del flujo de agua relativos a un punto de referencia (8) o marcador (11) en el sistema de canal utilizando el dispositivo inalámbrico móvil (13) comprendido en el controlador esclavo local (30) ; (B) enviar la medición de la fase A al controlador maestro centralizado (20) para procesamiento, actualizar el modelo matemático del sistema de canal, la ejecución de un algoritmo de control predictivo utilizando un modelo matemático del sistema de canal para calcular la configuración de control para el punto de referencia o el marcador de los que se envió la medición, y enviar la configuración de control calculada desde el controlador maestro centralizado al controlador esclavo local; y (C) leer, por parte de una persona que maneja el controlador esclavo local, la configuración de control calculada, y por consiguiente el ajuste del dispositivo de accionamiento ajustable en el sistema de canal, tal como una compuerta o una bomba ajustables (9) .

21. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal según la reivindicación 20, caracterizado por que el método comprende adicionalmente una fase (D) de hacer otra medición del nivel de agua

o del flujo de agua relativos a un punto de referencia (8) o marcador (11) en el sistema de canal utilizando el dispositivo inalámbrico móvil (13) comprendido en el controlador esclavo local después del ajuste de la compuerta

o bomba según la fase (C) .

22. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal que utiliza un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicacione.

2. 21, caracterizado por que la fase (A) comprende adicionalmente la etapa de verificación del punto de referencia o marcador particulares en los que se está haciendo la medición, por ejemplo por el envío de una vista de los medios del identificador legible digitalmente, p. ej. un código de barras o un código QR, colocado en o cerca del punto de referencia (8) o marcador (11) en el sistema de canal, al controlador maestro centralizado.

23. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal que utiliza un sistema de control de canal según cualquiera de las reivindicacione.

2. 22, caracterizado por que la fase (A) comprende adicionalmente la etapa de verificación de la identidad de la persona que maneja el controlador esclavo local en un

punto de referencia o marcador particulares en los que se está haciendo una medición, por ejemplo por el envío de

una vista de dicho operario al controlador maestro centralizado.

24. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal que utiliza un sistema de

control de canal según cualquiera de las reivindicaciones precedente.

2. 23, caracterizado por que la fase (B)

5 comprende adicionalmente la etapa de enviar un código al controlador esclavo local con la finalidad de

desbloquear los medios de seguridad que permiten el acceso al dispositivo de accionamiento ajustable (9) que va

a ser ajustado.

25. Un método para controlar el nivel de agua o el flujo de agua en un sistema de canal que utiliza un sistema de

control de canal según cualquiera de las reivindicacione.

2. 24, caracterizado por que el método comprende

10 adicionalmente una etapa de cálculo de una solución calculada óptima para el próximo punto de referencia o

marcador en el sistema de canal en el que hacer una medición del nivel de agua o del flujo de agua después de

que el controlador maestro centralizado haya procesado una medición del nivel de agua y/o la configuración de un

dispositivo de accionamiento ajustable en un punto de referencia o marcador particulares, y enviar la solución

óptima como una señal de salida al controlador esclavo local para exponer la solución óptima en forma de una

15 instrucción legible por humano en la interfaz de usuario comprendida en el controlador esclavo local.