ES1305600U - CONTROL AND LIGHTING SYSTEM FOR INDUSTRIAL INSTALLATION - Google Patents
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- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Sistema de control e iluminación para una instalación industrial, caracterizado por que comprende: - luminarias (1, 2) destinadas a ser montadas en la instalación, y que comprenden: - una o varias luminarias principales (1), dotadas de un primer microcontrolador (3), dotado de protocolos de enrutado de comunicaciones, y configurado para proporcionar a cada luminaria principal (1) conectividad inalámbrica bidireccional; y - para cada luminaria principal (1), un grupo de luminarias subordinadas (2) vinculadas a su luminaria principal (1) correspondiente y comunicadas con dicha luminaria principal (1) para intercambiar información y para recibir instrucciones desde la luminaria principal (1); - sensores (5), para detectar características de las luminarias (1, 2) y de la instalación, al menos parte de los sensores (5) está comunicada bidireccionalmente de forma inalámbrica con la luminaria principal (1) correspondiente por medio del primer microcontrolador (3); - un dispositivo de regulación (6), conectado al primer microcontrolador (3), para controlar su luminaria principal (1) correspondiente y las luminarias subordinadas (2) asociadas, para permitir a cada luminaria principal (1) actuar como centro de comunicación, como enrutador y como puerta de enlace para otros dispositivos presentes en un entorno predeterminado; donde las luminarias (1, 2) están interconectadas entre sí creando una red inalámbrica (7), por medio de protocolos de enrutado del primer microcontrolador (3).Control and lighting system for an industrial installation, characterized in that it comprises: - luminaires (1, 2) intended to be mounted in the installation, and comprising: - one or more main luminaires (1), equipped with a first microcontroller ( 3), equipped with communications routing protocols, and configured to provide each main luminaire (1) bidirectional wireless connectivity; and - for each main luminaire (1), a group of subordinate luminaires (2) linked to its corresponding main luminaire (1) and communicating with said main luminaire (1) to exchange information and to receive instructions from the main luminaire (1) ; - sensors (5), to detect characteristics of the luminaires (1, 2) and the installation, at least part of the sensors (5) is bidirectionally communicated wirelessly with the corresponding main luminaire (1) by means of the first microcontroller (3); - a regulation device (6), connected to the first microcontroller (3), to control its corresponding main luminaire (1) and the associated subordinate luminaires (2), to allow each main luminaire (1) to act as a communication center, as a router and as a gateway for other devices present in a predetermined environment; where the luminaires (1, 2) are interconnected with each other creating a wireless network (7), through routing protocols of the first microcontroller (3).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
SISTEMA DE CONTROL E ILUMINACIÓN PARA INSTALACIÓN INDUSTRIALCONTROL AND LIGHTING SYSTEM FOR INDUSTRIAL INSTALLATION
Campo técnico y objeto de la invenciónTechnical field and object of the invention
La presente invención se puede incluir, de manera general, dentro del campo de la iluminación de instalaciones. De manera más concreta, el objeto de la invención se refiere a un sistema de control e iluminación para una instalación industrial, especialmente en una instalación industrial que funciona en un ambiente catalogado como de atmósfera explosiva. The present invention can be included, generally, within the field of facility lighting. More specifically, the object of the invention refers to a control and lighting system for an industrial facility, especially in an industrial facility that operates in an environment classified as having an explosive atmosphere.
AntecedentesBackground
De manera general, un sistema de iluminación para una instalación industrial, en especial en atmósferas explosivas, requiere de supervisión, monitorización y control continuados, tanto para supervisar un correcto funcionamiento del sistema de iluminación, así como también para velar por la seguridad de la instalación, del entorno y de las personas que necesiten acceder al interior de la instalación en la cual se encuentra montado el sistema de iluminación. In general, a lighting system for an industrial installation, especially in explosive atmospheres, requires continuous supervision, monitoring and control, both to supervise the correct operation of the lighting system, as well as to ensure the safety of the installation. , the environment and the people who need to access the interior of the installation in which the lighting system is mounted.
Existen, en este sentido, sistemas de iluminación en los que las luminarias están configuradas para actuar como puente de comunicaciones para otros componentes presentes en las instalaciones (sensores, actuadores, HVAC y CCTV, entre otros). Sin embargo, no son conocidos sistemas de iluminación con dichas características que sean implementables sin necesidad de añadir cableados ni modificar las instalaciones en las que se encuentra montado el sistema de iluminación. In this sense, there are lighting systems in which the luminaires are configured to act as a communications bridge for other components present in the facilities (sensors, actuators, HVAC and CCTV, among others). However, there are no known lighting systems with these characteristics that can be implemented without the need to add wiring or modify the facilities in which the lighting system is mounted.
Descripción resumida de la invenciónSummary description of the invention
La presente invención presenta un sistema de control e iluminación para instalaciones industriales de acuerdo con la reivindicación principal. Las reivindicaciones dependientes describen realizaciones ventajosas, opcionales, del objeto de la reivindicación principal. Una instalación industrial que incorpora el sistema de iluminación también forma parte de la invención, según se describirá más adelante. The present invention presents a control and lighting system for industrial facilities according to the main claim. The dependent claims describe optional, advantageous embodiments of the subject matter of the main claim. An industrial installation incorporating the lighting system also forms part of the invention, as will be described later.
El sistema de control e iluminación de la invención proporciona, no solo monitorización y control inalámbricos, aportando altos niveles de seguridad e inmediatez, sino que además, es inteligente, integrable en luminarias, con capacidad de comunicación inalámbrica bidireccional, para supervisión y control de sistemas de iluminación, y con capacidad de intercambio de información tanto con otro hardware (sensores y actuadores, sistemas RFID, ID tags, etc.) de control y/o seguridad de instalaciones clasificadas con riesgo de explosión, y también para entorno industrial en general, sin necesidad de incluir cableados adicionales que complican la instalación. The control and lighting system of the invention provides not only wireless monitoring and control, providing high levels of security and immediacy, but is also intelligent, can be integrated into luminaires, with bidirectional wireless communication capacity, for supervision and control of systems. lighting, and with the capacity to exchange information both with other hardware (sensors and actuators, RFID systems, ID tags, etc.) for control and/or security of facilities classified as having a risk of explosion, and also for industrial environments in general, without the need to include additional wiring that complicates the installation.
En el presente documento, el término “inteligente” se aplica a dispositivos, tales como las luminarias, que están conectados para transmitir datos de estado y de funcionamiento, ya sea entre sí o a otros dispositivos captadores de datos, de tal manera que, mediante procesos automatizados, es posible estudiar los datos y tomar decisiones a partir de dichos datos. In this document, the term “smart” applies to devices, such as luminaires, that are connected to transmit status and operating data, either among themselves or to other data-capturing devices, such that, through processes automated, it is possible to study the data and make decisions based on said data.
La inclusión de luminarias inteligentes aporta capacidades de ahorro energético, además de monitorización y control, y a la vez actuar como “puerta de enlace” (“gateway”)entre dispositivos inteligentes, bajo estándares de comunicación inalámbrica industrial. Poder utilizar el punto de suministro eléctrico que aporta la luminaria como puerta de enlace inteligente, aporta una novedad desconocida en el mercado. A la vez, añade un plus en seguridad, ahorro energético y de costes de explotación; reduce el riesgo de accidentes laborales, al evitar accesos presenciales a zonas “complicadas” o restringidas, mejorando muchos indicadores de Prevención de Riesgos Laborales. También aportan al titular de la instalación una vía a la Transformación Digital, acceso al Big Data aplicado a la instalación, posibilidad de integración en sistemas SCADA existentes, migración de datos a ERP del titular de la instalación, así como incorporación de tecnologías IoT (Internet de las Cosas). The inclusion of smart luminaires provides energy saving capabilities, as well as monitoring and control, and at the same time acts as a “gateway” between smart devices, under industrial wireless communication standards. Being able to use the electrical supply point provided by the luminaire as an intelligent gateway provides a novelty unknown in the market. At the same time, it adds a plus in safety, energy savings and operating costs; reduces the risk of workplace accidents by avoiding in-person access to “complicated” or restricted areas, improving many Occupational Risk Prevention indicators. They also provide the facility owner with a path to Digital Transformation, access to Big Data applied to the facility, possibility of integration into existing SCADA systems, data migration to the facility owner's ERP, as well as incorporation of IoT (Internet) technologies. of Things).
La presente invención incide adicionalmente en la protección de la información en relación con la ciberseguridad. En este sentido, el sistema de control e iluminación está diseñado para instalaciones industriales, con un foco especial en las denominadas ATEX (Atmósfera Explosiva). Se trata de entornos de alto riesgo (en algunos casos podrían ser infraestructuras críticas), en los que todos los elementos deben proporcionar el máximo nivel de seguridad en la información. Cualquier brecha que diera lugar a accesos no deseados podría llevar a escenarios muy peligrosos. En este sentido, la ciberseguridad se tiene en consideración protegiendo tanto las comunicaciones inalámbricas entre luminarias y de luminarias con otros dispositivos, así como en las comunicaciones entre un microcontrolador MCU y un servidor (por ejemplo, por medio de: filtrado por direcciones MAC específicas; posibilidad de usar sólo comunicaciones unidireccionales, etc., o incluso tecnologías inalámbricas más recientes, como LoRa, NB-IoT, u otras); y también en acceso remoto por interfaz web (mediante, por ejemplo, mecanismos de verificación segura de la identidad y gestión de accesos, tal como acceso seguro mediante certificados, como por ejemplo DNI electrónico). The present invention additionally affects the protection of information in relation to cybersecurity. In this sense, the control and lighting system is designed for industrial installations, with a special focus on the so-called ATEX (Explosive Atmosphere). These are high-risk environments (in some cases they could be critical infrastructures), in which all elements must provide the maximum level of information security. Any breach that resulted in unwanted access could lead to very dangerous scenarios. In this sense, cybersecurity is taken into consideration by protecting both wireless communications between luminaires and luminaires with other devices, as well as communications between an MCU microcontroller and a server (for example, by means of: filtering by specific MAC addresses; possibility of using only one-way communications, etc., or even newer wireless technologies, such as LoRa, NB-IoT, or others); and also in remote access via web interface (through, for example, secure identity verification and access management mechanisms, such as secure access through certificates, such as electronic ID).
El sistema de control e iluminación de la invención tiene presente la importancia de la privacidad de los datos almacenados en el servidor. La arquitectura del sistema considera diferentes posibilidades, de modo que los servidores pueden estar localizados, bien en la nube del instalador del sistema, bien en las instalaciones (o la nube) del titular de la instalación, así como soluciones híbridas, asegurando siempre que los datos son accesibles solo para personal autorizado. Para ello, los servidores del instalador proporcionan el aislamiento adecuado entre clientes (titulares de las instalaciones), de manera que cada uno sólo pueda acceder a datos de sus instalaciones. En segundo lugar, los datos se encuentran adecuadamente protegidos contra ataques externos, integrando métodos para la verificación segura de la identidad y para la gestión de accesos a los datos. The control and lighting system of the invention takes into account the importance of the privacy of the data stored on the server. The system architecture considers different possibilities, so that the servers can be located, either in the cloud of the system installer, or in the facilities (or cloud) of the owner of the installation, as well as hybrid solutions, always ensuring that the Data is accessible only to authorized personnel. To do this, the installer's servers provide adequate isolation between clients (installation owners), so that each one can only access data from their installations. Secondly, the data is adequately protected against external attacks, integrating methods for secure identity verification and data access management.
El sistema de control e iluminación presenta las siguientes funcionalidades avanzadas: The control and lighting system presents the following advanced functionalities:
- Establecer una programación de horarios de encendido / apagado con distintas potencias. Estos horarios se podrán definir de manera sencilla, mediante reglas del estilo: "encender todas las luminarias de lunes a viernes, de 8.00 a 19.00”. - Establish a schedule of on/off times with different powers. These schedules can be defined in a simple way, using rules such as: "turn on all the lights from Monday to Friday, from 8:00 a.m. to 7:00 p.m.".
- La programación de horarios puede realizarla un responsable de la instalación, de manera remota, con una interfaz web, sin necesidad de presencia en obra. Esto es especialmente relevante en entornos ATEX, donde se debe reducir al máximo la presencia de personas. - Crear grupos de luminarias, de manera que las diferentes zonas del entorno se puedan controlar por separado. - Schedule programming can be done remotely by a person responsible for the installation, with a web interface, without the need to be present on site. This is especially relevant in ATEX environments, where the presence of people must be reduced to a minimum. - Create groups of luminaires, so that the different areas of the environment can be controlled separately.
- Definir una temperatura de color en cada zona y en cada tramo horario, para adaptarse a, y/o tener en cuenta, los ritmos circadianos de las personas que ocupan dicha zona. - Define a color temperature in each area and in each time slot, to adapt to, and/or take into account, the circadian rhythms of the people who occupy said area.
- Incluir un detector de presencia en un número reducido de las luminarias, que sirva para todas: cuando se detecte movimiento, la luminaria se encenderá, y enviará órdenes de encendido al resto, según criterios predeterminados. Se puede usar de la misma manera un medidor de incidencia de luz natural. - Include a presence detector in a small number of the luminaires, which works for all of them: when movement is detected, the luminaire will turn on, and send activation orders to the rest, according to predetermined criteria. A daylight incidence meter can be used in the same way.
- El sistema de la invención es sensible a soluciones de "servitización”, tales como: soporte técnico, configuración, puesta en marcha (commisioning)remota, apoyo al usuario o actualizaciones online. Estas soluciones dependen del entorno de localización de la información, según el modelo de negocio elegido por el titular de la instalación: entorno "nube” (cloud,en terminología sajona), o bien en las propias instalaciones del titular de la instalación (on premise,según terminología sajona), o con una solución híbrida. Los responsables de instalación pueden, por tanto, acceder a los datos de iluminación, pero también a otros datos de sistemas presentes en las instalaciones. - The system of the invention is sensitive to "servitization" solutions, such as: technical support, configuration, remote commissioning, user support or online updates. These solutions depend on the information location environment, according to the business model chosen by the owner of the installation: "cloud" environment (cloud, in Saxon terminology), or in the own facilities of the owner of the installation (on premise, according to Saxon terminology), or with a hybrid solution. Installation managers can, therefore, access lighting data, but also other data from systems present in the facilities.
Las tecnologías más destacables implementadas por el sistema control e de iluminación de la invención se describen seguidamente: The most notable technologies implemented by the lighting and control system of the invention are described below:
1. Arquitectura hardware. Se utiliza un sistema mono-chip, que incluye las tecnologías de comunicación referidas. En un primer enfoque, se considera el uso de Wi-Fi y Bluetooth, dado que existen sistemas que lo combinan. Un ejemplo de este tipo de dispositivos es el Espressif ESP-32, sistema mono-chip combinado de Wi-Fi (2.4 GHz) y Bluetooth, diseñado con tecnología de 40 nm de potencia ultra-baja, diseñado para lograr la mejor potencia y rendimiento de RF, mostrando robustez, versatilidad y confiabilidad en una amplia variedad de aplicaciones y escenarios de energía. Preferiblemente, disponen de opciones de potencia ultra-baja, como la mencionada anteriormente, para reducir al máximo los consumos y las emisiones radioeléctricas. Respecto a Wi-Fi, se considerarán tanto la banda sub-1GHz como la de 2.4 GHz, teniéndose la banda de 5 GH como menos preferente, debido a su cobertura más reducida. En concreto, para la banda sub-1 GHz (que, en Europa, incluye desde 863 a 868 MHz), utilizada en 802.11ah, puede resultar adecuada por su mayor cobertura y capacidad de atravesar más obstáculos. En un ambiente sin obstáculos y con una antena 1/4 de onda (es decir de sólo 8,6 cm), se pueden obtener alcances de 800 metros, y es posible atravesar varias paredes de hormigón. Por otra parte, el riesgo de interferencia es muy débil porque esta frecuencia es reservada a ciertas aplicaciones y el número de dispositivos es más limitado. Un ejemplo de dispositivo 802.11ah es el Newracom NRC7292. Por su parte, la banda de 2.4 GHz se considera por su mayor utilización y la existencia de más dispositivos en el mercado. 1. Hardware architecture. A mono-chip system is used, which includes the aforementioned communication technologies. In a first approach, the use of Wi-Fi and Bluetooth is considered, since there are systems that combine them. An example of this type of device is the Espressif ESP-32, a combined single-chip Wi-Fi (2.4 GHz) and Bluetooth system, designed with 40 nm ultra-low power technology, designed to achieve the best power and performance. of RF, showing robustness, versatility and reliability in a wide variety of applications and power scenarios. Preferably, they have ultra-low power options, such as the one mentioned above, to reduce consumption and radio emissions as much as possible. Regarding Wi-Fi, both the sub-1GHz and 2.4 GHz bands will be considered, with the 5 GH band being less preferred, due to its smaller coverage. Specifically, for the sub-1 GHz band (which, in Europe, includes from 863 to 868 MHz), used in 802.11ah, it may be suitable due to its greater coverage and ability to cross more obstacles. In an environment without obstacles and with a 1/4 wave antenna (that is, only 8.6 cm), ranges of 800 meters can be obtained, and it is possible to pass through several concrete walls. On the other hand, the risk of interference is very weak because this frequency is reserved for certain applications and the number of devices is more limited. An example of an 802.11ah device is the Newracom NRC7292. For its part, the 2.4 GHz band is considered due to its greater use and the existence of more devices on the market.
2. La electrónica está concebida para aplicaciones móviles, dispositivos electrónicos portátiles e IoT. Cuenta con todas las características de vanguardia de chips de baja potencia, incluida la sincronización de reloj de alta precisión, múltiples modos de potencia y escalamiento dinámico de potencia. Por ejemplo, en un escenario de aplicación de repetidor de señal para sensores de IoT de baja potencia, el integrado que se montará en las luminarias se activará periódicamente y sólo cuando se detecte una condición específica. El ciclo de trabajo bajo se puede utilizar para minimizar consumo. La salida de amplificador de potencia también será ajustable, contribuyendo así a una compensación óptima entre rango de comunicación, velocidad de datos y consumo de energía. 2. The electronics are designed for mobile applications, wearable electronic devices and IoT. It features all the cutting-edge features of low-power chips, including high-precision clock synchronization, multiple power modes, and dynamic power scaling. For example, in a signal repeater application scenario for low-power IoT sensors, the integrated one that will be mounted on the luminaires will be activated periodically and only when a specific condition is detected. Low duty cycle can be used to minimize consumption. The power amplifier output will also be adjustable, thus contributing to an optimal trade-off between communication range, data rate and power consumption.
3. La comunicación incluida en las luminarias es compacta y de alta integración para aplicaciones de loT (p.ej. Wi-Fi, Bluetooth), con alrededor de 20 componentes externos, integrando: interruptor de antena, transformador de líneas de comunicación de RF, amplificador de potencia, amplificador de recepción de bajo ruido, filtros, y módulos de administración de energía. Como tal, la solución ocupa una placa de circuito impreso (PCB) de tamaño mínimo, para poder ser montada en cualquier luminaria. Se utilizarán transistores tipo CMOS para radio y banda base totalmente integrados de un solo chip, al tiempo que se integrará calibración avanzada con circuitos que permitan que la solución elimine las imperfecciones del circuito externo y se ajuste a los cambios en las condiciones externas. 3. The communication included in the luminaires is compact and highly integrated for IoT applications (e.g. Wi-Fi, Bluetooth), with around 20 external components, integrating: antenna switch, RF communication lines transformer , power amplifier, low noise receive amplifier, filters, and power management modules. As such, the solution occupies a minimum sized printed circuit board (PCB) to be mounted in any luminaire. Fully integrated single-chip CMOS radio and baseband transistors will be used, while advanced calibration will be integrated with circuitry that allows the solution to eliminate external circuit imperfections and adjust to changes in external conditions.
4. Dada la importancia de la seguridad, se han tenido en cuenta también prestaciones de seguridad, valorándose funcionalidades como "arranque seguro” (secure boot),disponibilidad de hardware dedicado de aceleración criptográfica, generadores de números aleatorios, etc. 4. Given the importance of security, security features have also been taken into account, valuing functionalities such as "secure boot", availability of dedicated cryptographic acceleration hardware, random number generators, etc.
5. Incorporación de un sistema de aprendizaje profundo (Deep learing, en inglés) o de inteligencia artificial, para entrenar el funcionamiento del sistema de control e iluminación de la instalación, a partir de la información de los sensores. 5. Incorporation of a deep learning system or artificial intelligence, to train the operation of the facility's control and lighting system, based on information from the sensors.
6. Compatibilidad con diversos protocolos de comunicación empleados en la Industria, como son: OPC UA, Matter, ISA 100, PROFIBUS, MODBUS. 6. Compatibility with various communication protocols used in the Industry, such as: OPC UA, Matter, ISA 100, PROFIBUS, MODBUS.
En los siguientes párrafos, se explican las principales ventajas del sistema de control e iluminación. In the following paragraphs, the main advantages of the control and lighting system are explained.
- Convertir una luminaria (un punto de emisión de luz) en un dispositivo inteligente, dotado de capacidad de decisión y de comunicación inalámbrica bidireccional, que actúe no solo como centro de control, supervisión y optimización de la iluminación, sino como puente de comunicaciones para la obtención de datos desde y hacia otros dispositivos conectados dentro del IoT. Se convierte de esta forma un punto de luz y de suministro eléctrico en una puerta de acceso a la digitalización de una instalación, para disponer de un sistema basado en el "punto de luz” que sirva de puente entre nuevos dispositivos conectados y sistemas SCADA (del inglésSupervisory Control and Data Acquisition,es decir, "Control Supervisor, y Adquisición de Datos”) presentes previamente, desarrollando APIs (del inglésApplication Programming Interfaces,es decir "Interfaz de Programación de Aplicaciones”) a medida de cada necesidad. - Convert a luminaire (a light emission point) into an intelligent device, equipped with decision-making capacity and bidirectional wireless communication, which acts not only as a control, supervision and optimization center for lighting, but also as a communications bridge for obtaining data from and to other connected devices within the IoT. In this way, a point of light and electrical supply becomes a gateway to the digitalization of an installation, to have a system based on the "point of light" that serves as a bridge between new connected devices and SCADA systems ( from the EnglishSupervisory Control and Data Acquisition, that is, "Supervisory Control, and Data Acquisition") previously present, developing APIs (from the EnglishApplication Programming Interfaces, that is, "Application Programming Interface") tailored to each need.
- Poder actuar dentro del entorno del mantenimiento predictivo, además de en el correctivo, a través del análisis de datos que la luminaria envía a los servidores, ya sean en entorno "nube”, en la propia instalación o de forma híbrida. - Being able to act within the predictive maintenance environment, in addition to corrective maintenance, through the analysis of data that the luminaire sends to the servers, whether in a "cloud" environment, in the installation itself or in a hybrid way.
- Conseguir todo lo anteriormente expuesto sin añadir nuevos cableados a instalaciones previamente existentes, ya que toda la comunicación de datos resulta inalámbrica, tomando como base estándares de comunicación abiertos como Bluetooth, LoRa, 3G, Wi-Fi (con sus distintas opciones y bandas de frecuencia), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), Narrow Band, etc. - Achieve all of the above without adding new wiring to previously existing installations, since all data communication is wireless, based on open communication standards such as Bluetooth, LoRa, 3G, Wi-Fi (with its different options and bands). frequency), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), Narrow Band, etc.
- En definitiva, digitalización de nuevas instalaciones y/o transformación digital de instalaciones antiguas, con inversión mínima para el responsable de la instalación, debido a la no necesidad de desplegar nuevos cableados ni otros elementos suplementarios. - In short, digitalization of new installations and/or digital transformation of old installations, with minimal investment for the person responsible for the installation, due to the no need to deploy new wiring or other additional elements.
- Maximización de eficiencia energética en la instalación, gracias al uso de LEDs de altas prestaciones y a la adecuación de los encendidos y apagados, y de los niveles lumínicos, en función de la demanda específica en cada momento en la instalación. Esto puede deberse a presencia humana, incidencia de luz natural o incluso a las labores que se llevan a cabo en los distintos momentos puntuales (unos trabajos pueden requerir más luz que otros). Se incluye la posibilidad de configuración de escenas para el consumo mínimo y adecuado de la iluminación con opción de control de la temperatura de color de la luz, tales que favorezcan los ciclos circadianos conforme a los estándares de la Human Centric Lighting (HCL). Esto se traduce, además, en disminución de las emisiones de CO<2>de la instalación a través de la optimización de consumos y la utilización de fuentes de luz LED de última generación y rendimientos en torno a 190-200 lúmenes por W, ayudando a los responsables de las instalaciones a mejorar su posición medioambiental en materia de iluminación. - Maximization of energy efficiency in the installation, thanks to the use of high-performance LEDs and the adaptation of on and off, and lighting levels, depending on the specific demand at each moment in the installation. This may be due to human presence, incidence of natural light or even the tasks that are carried out at different specific times (some jobs may require more light than others). The possibility of configuring scenes for minimum and adequate lighting consumption is included with the option to control the color temperature of the light, such that they favor circadian cycles in accordance with Human Centric Lighting (HCL) standards. This also translates into a reduction in the installation's CO<2>emissions through the optimization of consumption and the use of state-of-the-art LED light sources with performances of around 190-200 lumens per W, helping those responsible for the facilities to improve their environmental position in terms of lighting.
- Elevada disminución, tendiendo a eliminación, de costes de mantenimiento, debido tanto al incremento de la vida útil de las luminarias, así como a la optimización de uso gracias a la inteligencia intrínseca del sistema. Se permite así el mantenimiento a la vez preventivo y activo, recibiendo informes y alertas de anomalías en cualquier unidad del sistema. Se debe tener en cuenta que los sistemas de emergencia requieren, según la legislación, de un control reglamentario que, hasta ahora, debía hacerse de forma individual por punto de luz y a través de la comprobación visual humana. Estas actuaciones quedan eliminadas gracias a la solución que se presenta. - High reduction, tending towards elimination, in maintenance costs, due to both the increase in the useful life of the luminaires, as well as the optimization of use thanks to the intrinsic intelligence of the system. This allows both preventive and active maintenance, receiving reports and alerts of anomalies in any unit of the system. It must be taken into account that emergency systems require, according to legislation, regulatory control that, until now, had to be done individually per light point and through human visual verification. These actions are eliminated thanks to the solution presented.
- Eliminar necesidad de acceso personal, en particular, a áreas clasificadas y/o confinadas, pudiendo llevar a cabo un monitorizado y asistencia remota y, en caso de no poder hacerlo, permitir actuación eficaz, identificando previamente el lugar o punto de actuación específico directamente sobre plano en un panel de control (dashboard)de la instalación. Especialmente, se destaca una prestación de que el usuario disponga de un "botón de ayuda” en el interfaz web, que le posibilite acceder a soporte remoto online a tiempo real. De manera general, se permite una supervisión remota, tanto de las funciones de la instalación en general, así como de la iluminación, en particular, sin necesidad, por tanto, de enviar personal de control a los diferentes puntos de la instalación. - Eliminate the need for personal access, in particular, to classified and/or confined areas, being able to carry out remote monitoring and assistance and, if not able to do so, allow effective action, previously identifying the specific place or point of action directly. on plan in a control panel (dashboard) of the installation. In particular, a feature that stands out is that the user has a "help button" in the web interface, which allows him to access remote online support in real time. In general, remote supervision is allowed, both of the functions of the installation in general, as well as the lighting, in particular, without the need, therefore, to send control personnel to the different points of the installation.
- Aumento de las posibilidades de control de la seguridad en la instalación de forma remota, tanto para las personas como para los activos, mejorando los "indicadores de rendimiento en materia de seguridad” (SPI,Safety Performance Indicator),tan importantes en las empresas industriales. - Increase in the possibilities of controlling security in the facility remotely, both for people and assets, improving the "safety performance indicators" (SPI, Safety Performance Indicator), so important in companies industrial.
-Posibilidad de monitorización y análisis de un elevado número de variables, gracias a la conectividad proporcionada a otros dispositivos: lectura de código de barras para control de mercancía, RFID, medición de distancia de determinados objetos, cálculo de flujos de personal y logísticos, medición de cualquier agente en el entorno (temperatura, presencia de CO<2>, humedad, presencia de SO<2>, vibraciones, sismicidad) personalizable y diseñado a medida según las necesidades de cada instalación, aprovechando las nuevas tecnologías de loT existentes. Esto permite una gran optimización de procesos y mejoras en PRL. -Possibility of monitoring and analyzing a high number of variables, thanks to the connectivity provided to other devices: barcode reading for merchandise control, RFID, distance measurement of certain objects, calculation of personnel and logistics flows, measurement of any agent in the environment (temperature, presence of CO<2>, humidity, presence of SO<2>, vibrations, seismicity) customizable and tailored to the needs of each installation, taking advantage of the new existing IoT technologies. This allows great optimization of processes and improvements in ORP.
- Creación de una plataforma base (hardware software) que incluya un API abierto de comunicaciones para la integración con otros sistemas ya establecidos e incluso con otras plataformas loT. - Creation of a base platform (hardware software) that includes an open communications API for integration with other already established systems and even with other IoT platforms.
Como resumen, se puede decir que es frecuente que la evolución de componentes industriales con nuevas funciones digitales o de comunicación, deban apoyarse en soluciones parciales externas. Sin embargo, esta aproximación presenta riesgos de adaptación limitada, así como dependencia de herramientas de fabricantes específicos. Gracias a los resultados de este proyecto, se permite, a los instaladores de sistemas de iluminación, proporcionar nuevos servicios de alto valor añadido a los responsables de las instalaciones. Se abre así una puerta a nuevas relaciones a largo plazo que superan el tradicional modelo de mantenimiento, con mayor fidelización y confianza, dotando a la compañía de una ventaja competitiva diferencial frente a los grandes fabricantes tradicionales internacionales. As a summary, it can be said that it is common for the evolution of industrial components with new digital or communication functions to rely on external partial solutions. However, this approach presents risks of limited adaptation, as well as dependence on specific manufacturer tools. Thanks to the results of this project, lighting system installers are allowed to provide new services of high added value to those responsible for the facilities. This opens the door to new long-term relationships that go beyond the traditional maintenance model, with greater loyalty and trust, giving the company a differential competitive advantage over large traditional international manufacturers.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben considerarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que: The above and other advantages and characteristics will be more fully understood from the following detailed description of some embodiment examples with reference to the attached drawings, which should be considered by way of illustration and not limitation, in which:
La figura 1 muestra un esquema general de la disposición de los elementos de la instalación. Figure 1 shows a general diagram of the arrangement of the installation elements.
La figura 2 muestra un croquis general de la topología de la instalación. Figure 2 shows a general sketch of the installation topology.
La figura 3 muestra un esquema de la estructura interna de las luminarias. Figure 3 shows a diagram of the internal structure of the luminaires.
La figura 4 muestra un esquema de las comunicaciones, a través de una red mallada, entre luminarias y dispositivos externos. Figure 4 shows a diagram of the communications, through a mesh network, between luminaires and external devices.
La figura 5 muestra un esquema de la arquitectura de la instalación, donde en cada localización (cliente), se despliega una red mallada, creada por las luminarias y el resto de dispositivos asociados a las luminarias, y que se conecta al exterior mediante repetidor, que puede comunicarse a su vez con el servidor dedicado, que por su parte posee acceso a una base de datos y proporciona acceso web a los usuarios, en función de permisos de cada uno. Figure 5 shows a diagram of the installation architecture, where at each location (client), a mesh network is deployed, created by the luminaires and the rest of the devices associated with the luminaires, and which is connected to the outside through a repeater. which in turn can communicate with the dedicated server, which in turn has access to a database and provides web access to users, depending on each user's permissions.
Listado de referencias: Reference list:
1 Luminarias principales 1 Main luminaires
2 Luminarias subordinadas 2 subordinate luminaires
3 Primer microcontrolador 3 First microcontroller
4 Controles de luz de emergencia 4 Emergency light controls
5 Sensores 5 Sensors
6 Dispositivo de regulación DALI 6 DALI dimming device
7 Red inalámbrica mallada 7 Wireless mesh network
8 Medios de encriptación de comunicaciones 8 Means of communications encryption
9 Medios de monitorización 9 Monitoring means
10 Repetidor 10 Repeater
11 Servidor 11 Server
12 Nube 12 Cloud
13 Interfaz web 13 Web interface
14 Base de datos 14 Database
15 Usuarios 15 Users
16 Activadores 16 Activators
Descripción detallada de un ejemplo de realizaciónDetailed description of an embodiment example
Seguidamente, se ofrece, con ayuda de las anteriores figuras 1-5, una descripción en detalle de un ejemplo de realización preferente del sistema de control e iluminación para una instalación industrial, objeto de la presente invención. Next, with the help of the previous figures 1-5, a detailed description of an example of a preferred embodiment of the control and lighting system for an industrial installation, object of the present invention, is offered.
El sistema de control e iluminación comprende una pluralidad de luminarias (1, 2), según se describe seguidamente, que comprenden elementos luminosos (no mostrados), tales como de tipo led, para proporcionar iluminación. The control and lighting system comprises a plurality of luminaires (1, 2), as described below, which comprise luminous elements (not shown), such as LEDs, to provide lighting.
Según se muestra en las figuras 1 y 2, las luminarias (1, 2) incluyen una o varias luminarias principales (1), mientras que el resto de luminarias (1, 2) son luminarias subordinadas (2), donde las luminarias principales (1) están dotadas de un primer microcontrolador (3) MCU (MicroController Unit,en terminología sajona), ver figura 3, mientras que las luminarias subordinadas (2) están comunicadas con las luminarias principales (1) para intercambiar información de manera bidireccional y para recibir instrucciones desde su luminaria principal (1) . Las luminarias subordinadas (2), en su caso, forman grupos de luminarias subordinadas (2) vinculadas a una concreta de las luminarias principales (1). Adicionalmente, se puede incluir un segundo microcontrolador (no mostrado) en uno o varios grupos de luminarias subordinadas (2), para proporcionar comunicación inalámbrica bidireccional con su luminaria principal (1). As shown in Figures 1 and 2, the luminaires (1, 2) include one or several main luminaires (1), while the rest of the luminaires (1, 2) are subordinate luminaires (2), where the main luminaires ( 1) are equipped with a first microcontroller (3) MCU (MicroController Unit, in Saxon terminology), see figure 3, while the subordinate luminaires (2) are communicated with the main luminaires (1) to exchange information bidirectionally and to receive instructions from your main luminaire (1). The subordinate luminaires (2), where applicable, form groups of subordinate luminaires (2) linked to a specific one of the main luminaires (1). Additionally, a second microcontroller (not shown) can be included in one or more groups of subordinate luminaires (2), to provide bidirectional wireless communication with its main luminaire (1).
El sistema de control e iluminación comprende adicionalmente medios de alimentación (no mostrados), que a su vez incluyen medios de alimentación principales, que permiten alimentar las luminarias (1,2) con energía eléctrica proveniente de una fuente de alimentación principal, tal como la red eléctrica general, para el funcionamiento habitual de las luminarias (1, 2) en condiciones estándar. Los medios de alimentación pueden comprender adicionalmente medios de alimentación de emergencia, para alimentar las luminarias (1, 2) con energía eléctrica proveniente de fuentes de alimentación de emergencia, tales como baterías de emergencia, que operan cuando se produce una interrupción de suministro en la fuente de alimentación principal, todo ello a través de controles de luz de emergencia (4), ver figura 3. The control and lighting system additionally comprises power means (not shown), which in turn include main power means, which allow the luminaires (1,2) to be powered with electrical energy from a main power source, such as the general electrical network, for the usual operation of the luminaires (1, 2) under standard conditions. The power means may additionally comprise emergency power means, to power the luminaires (1, 2) with electrical energy from emergency power sources, such as emergency batteries, which operate when a supply interruption occurs in the main power supply, all through emergency light controls (4), see figure 3.
La presencia del sistema de la invención permite supervisar en remoto el funcionamiento de la instalación, en particular de la iluminación, por ejemplo de las luces de emergencia, desde un centro de control, sin requerir desplazamiento de un operario. The presence of the system of the invention makes it possible to remotely monitor the operation of the installation, in particular the lighting, for example the emergency lights, from a control center, without requiring the displacement of an operator.
El sistema de control e iluminación también incluye sensores (5) diversos, para detectar características de la luminaria y, en su caso, de la instalación, donde los sensores (5) pueden estar integrados en las luminarias principales (1), como los que se indican en la figura 3, así como pueden estar integrados en las luminarias subordinadas (2) o en otras ubicaciones de la instalación. Los sensores (5) pueden incluir: sensores de humedad (de ambiente o de las luminarias), de temperatura (ambiente o de la luminaria), de tiempo de funcionamiento, sensores de presencia, sensores de movimiento, tales como sensores (5) de infrarrojo pasivo (PIR), de estado de carga de las baterías de emergencia, sensores de CO<2>, sensores de polvo, cámaras, sensores de puertas o ventanas abiertas, de consumo de la luminaria, etc. De manera preferente, los sensores (5) son sensores (5) industriales certificados ATEx Zona 0 con seguridad intrínseca, tal que con salida 4-20 mA. The control and lighting system also includes various sensors (5) to detect characteristics of the luminaire and, where appropriate, of the installation, where the sensors (5) can be integrated into the main luminaires (1), such as those They are indicated in Figure 3, as well as they may be integrated into the subordinate luminaires (2) or in other locations of the installation. The sensors (5) may include: humidity sensors (ambient or luminaire), temperature (ambient or luminaire), operating time, presence sensors, motion sensors, such as temperature sensors (5). passive infrared (PIR), charge status of emergency batteries, CO<2> sensors, dust sensors, cameras, open door or window sensors, luminaire consumption, etc. Preferably, the sensors (5) are industrial sensors (5) certified ATEx Zone 0 with intrinsic safety, such as with 4-20 mA output.
De acuerdo con lo explicado anteriormente, las luminarias principales (1) están dotadas de comunicación inalámbrica bidireccional, que les permite comunicarse al menos con algunos de los sensores (5), en concreto, con los sensores (5) que se encuentran localizados a lo largo de la instalación controlada mediante el sistema de la invención. Según se ha indicado, las luminarias principales (1) también se comunican con las luminarias subordinadas (2), donde la modalidad de comunicación entre luminarias principales (1) y luminarias subordinadas (2) puede ser inalámbrica o a través de cableado. En particular, si se dispone de un sistema DALI, según se explicará más adelante, uno o varios grupos de las luminarias subordinadas (2) se encuentran conectadas a su correspondiente luminaria principal (1) mediante cableado. Por otra parte, uno o varios grupos de las luminarias subordinadas (2) pueden poseen comunicación inalámbrica con su correspondiente luminaria principal (1). De esta forma, se elimina (en el segundo caso) la necesidad de cableado en comunicaciones o, al menos, se disminuye (en el primer caso), pudiendo implementarse comunicaciones inalámbricas para algunos grupos de luminarias subordinadas (2) y comunicaciones cableadas para otros grupos de luminarias subordinadas (2). In accordance with what was explained above, the main luminaires (1) are equipped with bidirectional wireless communication, which allows them to communicate at least with some of the sensors (5), specifically, with the sensors (5) that are located along the throughout the installation controlled by the system of the invention. As indicated, the main luminaires (1) also communicate with the subordinate luminaires (2), where the communication mode between main luminaires (1) and subordinate luminaires (2) can be wireless or through wiring. In particular, if a DALI system is available, as will be explained later, one or several groups of the subordinate luminaires (2) are connected to their corresponding main luminaire (1) by wiring. On the other hand, one or several groups of the subordinate luminaires (2) can have wireless communication with their corresponding main luminaire (1). In this way, the need for communications wiring is eliminated (in the second case) or, at least, it is reduced (in the first case), and wireless communications can be implemented for some groups of subordinate luminaires (2) and wired communications for others. groups of subordinate luminaires (2).
Las luminarias (1, 2) pueden ser empleadas para monitorizar y controlar estrés térmico de dichas luminarias (1,2). En concreto, una o varias de las luminarias (1,2), tanto de luminarias principales (1) como de luminarias subordinadas (2), están configuradas, para poder comandar, a través del primer microcontrolador (3), extractor(es) de humos, alarma(s), etc. The luminaires (1, 2) can be used to monitor and control thermal stress of said luminaires (1,2). Specifically, one or more of the luminaires (1,2), both main luminaires (1) and subordinate luminaires (2), are configured to be able to command, through the first microcontroller (3), extractor(s) smoke, alarm(s), etc.
Según se explicará más adelante, el sistema de la invención puede, según el caso, incorporar, o no incorporar uno o varios elementos comúnmente conocidos como “concentradores” (no mostrados). Como se ha indicado, el primer microcontrolador (3) antes mencionado está configurado para proporcionar, a su luminaria principal (1), conectividad inalámbrica bidireccional, ya sea con las luminarias subordinadas (2), en su caso, y/o con otros dispositivos de la instalación, tales como los sensores (5), cámaras de vigilancia, puertas, equipos HVAC (calentamiento, ventilación y aire acondicionado), persianas, tarjetas RFID, etc. De este modo, la luminaria principal (1) puede tanto conectarse con sus luminarias subordinadas (2), así como actuar como centro de comunicaciones (hub,en terminología sajona), como enrutador (router,en terminología sajona) y como puerta de enlace (gateway,en terminología sajona) para otros dispositivos presentes en un entorno predeterminado. Para ello, cada luminaria principal (1) incorpora un dispositivo de regulación (6), por ejemplo, de tipo DALI (del inglésDigital Addressable Lighting Interface,es decir, “Interfaz Digital de Iluminación Direccionable” , conectado al primer microcontrolador (3), para controlar su luminaria principal (1) y sus luminarias subordinadas (2) asociadas. El primer microcontrolador (3) también está conectado con otros dispositivos de la instalación, tales como sensores (5) de movimiento, por ejemplo, de tipo PIR (del inglésPassive InfraRed Sensor,es decir “Sensor Pasivo de Infrarrojos”), con luces de emergencia o con otros elementos de la luminaria (1, 2). En definitiva, el dispositivo de regulación (6), por ejemplo, de tipo DALI, recibe señal no solo de las luminarias (1,2) sino también de los sensores (5). As will be explained later, the system of the invention may, depending on the case, incorporate or not incorporate one or more elements commonly known as “concentrators” (not shown). As indicated, the aforementioned first microcontroller (3) is configured to provide, to its main luminaire (1), bidirectional wireless connectivity, either with the subordinate luminaires (2), if applicable, and/or with other devices. of the installation, such as sensors (5), surveillance cameras, doors, HVAC equipment (heating, ventilation and air conditioning), blinds, RFID cards, etc. In this way, the main luminaire (1) can both connect with its subordinate luminaires (2), as well as act as a communications center (hub, in Saxon terminology), as a router (router, in Saxon terminology) and as a gateway (gateway, in Saxon terminology) for other devices present in a predetermined environment. To do this, each main luminaire (1) incorporates a regulation device (6), for example, of the DALI type (Digital Addressable Lighting Interface), connected to the first microcontroller (3), to control its main luminaire (1) and its associated subordinate luminaires (2). The first microcontroller (3) is also connected to other devices in the installation, such as motion sensors (5), for example, of the PIR type. EnglishPassive InfraRed Sensor, i.e. “Passive Infrared Sensor”), with emergency lights or with other elements of the luminaire (1, 2) In short, the dimming device (6), for example, DALI type, receives. signal not only from the luminaires (1,2) but also from the sensors (5).
En lo que se refiere al concentrador, el sistema de control e iluminación de la presente invención puede incluir concentrador o concentradores, si emplea comunicaciones que requieran del empleo de tales concentradores, mientras que, para el caso de emplear comunicaciones que no requieren de concentrador, no será necesario incluir concentrador. Por ejemplo, con un protocolo de comunicaciones de tipo LoRa, se precisa el empleo de concentrador(es), ya que el concentrador recibe la información desde su luminaria principal (1), mientras que otros protocolos, alternativos a LoRa, tales como NBIoT, 4G, 5G, no precisan de concentrador(es). Por otra parte, existen soluciones que no requieren de centro de control y por tanto, tampoco de concentradores. Estas soluciones son, por ejemplo, luminarias (1, 2) que supervisan un proceso de forma local, de modo que, cuando una variable excede de un rango predeterminado, activan una respuesta de forma local, a través de los activadores (16), según se explica más adelante, sin tener que enviar datos a un centro de control. Otra alternativa es que el sistema también pueda funcionar de forma autónoma, sin centro de control, con detectores de presencia que, de forma automática, activan grupos preconfigurados de luminarias (1, 2), y el perfil que siguen las luminarias (1, 2) cuando se activan es un perfil preconfigurado en ellas. As regards the concentrator, the control and lighting system of the present invention may include a concentrator or concentrators, if it uses communications that require the use of such concentrators, while, in the case of using communications that do not require a concentrator, It will not be necessary to include a concentrator. For example, with a LoRa type communications protocol, the use of concentrator(s) is required, since the concentrator receives the information from its main luminaire (1), while other protocols, alternatives to LoRa, such as NBIoT, 4G, 5G, do not require hub(s). On the other hand, there are solutions that do not require a control center and therefore, no concentrators. These solutions are, for example, luminaires (1, 2) that monitor a process locally, so that, when a variable exceeds a predetermined range, they activate a response locally, through the activators (16), as explained below, without having to send data to a control center. Another alternative is that the system can also work autonomously, without a control center, with presence detectors that automatically activate preconfigured groups of luminaires (1, 2), and the profile that the luminaires follow (1, 2 ) when they are activated it is a preconfigured profile in them.
Las luminarias (1, 2) están conectadas entre sí creando una red inalámbrica (7), que puede ser por ejemplo mallada o en estrella, utilizando para ello protocolos de enrutado incluidos en el primer microcontrolador (3), p.ej. AODV (del inglés "Ad hoc On demand Distance Vector” , es decir, "Vector de distancia sobre demandaad hoc”)o OLSR (del inglésOptimized Link State Routing,es decir, "Enrutado de Estado de Enlace Optimizado"). El empleo de la red inalámbrica (7) elimina la necesidad de desplegar nuevos cableados para comunicar y coordinar las luminarias (1, 2), así como permite conectar a dicha red inalámbrica (7) otros dispositivos, tales como los sensores (5) indicados anteriormente. Todas estas comunicaciones poseen medios de encriptación (8), por ejemplo, AES-128, para evitar brechas de seguridad. El uso de la red inalámbrica (7) también permite, además del control inalámbrico descrito, también una monitorización inalámbrica, a través de medios de monitorización (9) inalámbricamente conectados a una red de comunicaciones, tal que Internet. Para la configuración de la red inalámbrica (7), se prefiere la configuración mallada antes mencionada, sobre todo para cuando no se dispone de concentrador, y la configuración en estrella, especialmente para cuando sí que se dispone del concentrador. Las luminarias principales (1) están conectadas inalámbricamente, a través del primer microcontrolador (3), a las luminarias subordinadas (2) de su red inalámbrica (7) y preferentemente también a al menos alguno de los sensores (5); sin embargo, pueden existir adicionalmente conexiones cableadas entre las luminarias principales (1) y otros sensores (5), o entre luminarias subordinadas (2), o entre luminarias principales (1), etc., sobre todo en instalaciones antiguas que son modificadas incluyendo el sistema de la invención. The luminaires (1, 2) are connected to each other creating a wireless network (7), which can be for example meshed or star, using routing protocols included in the first microcontroller (3), for example AODV ( "Ad hoc On demand Distance Vector" or OLSR (Optimized Link State Routing). The use of the wireless network (7) eliminates the need to deploy new wiring to communicate and coordinate the luminaires (1, 2), as well as allowing other devices, such as the indicated sensors (5), to be connected to said wireless network (7). previously. All these communications have encryption means (8), for example, AES-128, to avoid security breaches. The use of the wireless network (7) also allows, in addition to the wireless control described, also wireless monitoring, through monitoring means (9) wirelessly connected to a communications network, such as the Internet. For the configuration of the wireless network (7), the aforementioned mesh configuration is preferred, especially when a hub is not available, and the star configuration, especially when a hub is available. The main luminaires (1) are wirelessly connected, through the first microcontroller (3), to the subordinate luminaires (2) of their wireless network (7) and preferably also to at least some of the sensors (5); However, there may additionally be wired connections between the main luminaires (1) and other sensors (5), or between subordinate luminaires (2), or between main luminaires (1), etc., especially in old installations that are modified including the system of the invention.
La figura 4 muestra un esquema de una topología de comunicaciones entre luminarias (1, 2) y dispositivos externos. Se añade uno o varios elementos concentradores de señal, antes mencionados, que centralizan las conexiones de todas las luminarias (1, 2), para comunicarse con un servidor (11), que se encuentra en la nube (12), ver figuras 1 y 2, o en la propia instalación, o de forma híbrida. Esta configuración permite al titular de la instalación interactuar con el servidor (11) remotamente, mediante una interfaz web (13). En particular, las luminarias definen la red inalámbrica (7), tal que por ejemplo en malla, ampliando así cobertura en las comunicaciones, y proporcionando conectividad a otro tipo de dispositivos. Se considera el uso de concentradores para ampliar rango de cobertura, sin necesidad de añadir más luminarias principales (1), cuando resulte necesario para llegar a determinadas zonas. El concentrador funciona como maestro, para dispositivos de regulación, tal como DALI antes mencionado, y está encargado de almacenar y evaluar el estado de las luminarias (1, 2) y del resto de dispositivos conectados, enviando las consignas necesarias. Las luminarias (1, 2), y los concentradores, en su caso, se encargan de propagar los mensajes recibidos y ejecutar los que vayan dirigidos a ellos. Figure 4 shows a diagram of a communications topology between luminaires (1, 2) and external devices. One or more signal concentrator elements, mentioned above, are added, which centralize the connections of all the luminaires (1, 2), to communicate with a server (11), which is located in the cloud (12), see figures 1 and 2, or in the installation itself, or in a hybrid way. This configuration allows the owner of the installation to interact with the server (11) remotely, through a web interface (13). In particular, the luminaires define the wireless network (7), such as, for example, mesh, thus expanding communications coverage, and providing connectivity to other types of devices. The use of concentrators is considered to expand the coverage range, without the need to add more main luminaires (1), when necessary to reach certain areas. The concentrator works as a master for dimming devices, such as DALI mentioned above, and is responsible for storing and evaluating the status of the luminaires (1, 2) and the rest of the connected devices, sending the necessary instructions. The luminaires (1, 2), and the concentrators, if applicable, are responsible for propagating the received messages and executing those addressed to them.
Lo anterior permite, según se aprecia en la figura 5, que el fabricante o instalador de las luminarias (1, 2) defina una arquitectura en la que, para cada instalación (en general, de un titular distinto) se despliega la red inalámbrica (7), por ejemplo, mallada o en estrella, creada por las luminarias (1, 2), y el resto de los dispositivos asociados a dichas luminarias (1, 2). Esta red inalámbrica (7) se conecta al exterior mediante el o los repetidores (10) de señal, que están comunicados con el servidor (11), tal que servidor (11) dedicado, que tiene acceso también a una base de datos (14) y proporciona acceso web a los usuarios (15), teniendo en cuenta los permisos de cada uno de dichos usuarios (15). The above allows, as seen in Figure 5, that the manufacturer or installer of the luminaires (1, 2) defines an architecture in which, for each installation (generally, from a different owner) the wireless network is deployed ( 7), for example, meshed or star, created by the luminaires (1, 2), and the rest of the devices associated with said luminaires (1, 2). This wireless network (7) is connected to the outside through the signal repeaters (10), which are communicated with the server (11), such as a dedicated server (11), which also has access to a database (14). ) and provides web access to users (15), taking into account the permissions of each of said users (15).
Cada luminaria (1, 2) dispone de un código de identificación, que identifica, según un plano de instalación predeterminado, la posición de dicha luminaria (1, 2) y sus relaciones de comunicación, es decir, a qué elementos envía información dicha luminaria (1, 2) y de qué elementos recibe información. Each luminaire (1, 2) has an identification code, which identifies, according to a predetermined installation plan, the position of said luminaire (1, 2) and its communication relationships, that is, to which elements said luminaire sends information. (1, 2) and what elements it receives information from.
En la instalación de la invención, se aplica ciberseguridad, empleando medios de protección, tales como los medios de encriptación (8) antes referidos, para proteger tanto las comunicaciones inalámbricas entre luminarias (1, 2), y de luminarias (1, 2) con otros dispositivos, así como en las comunicaciones entre primer microcontrolador (3) y servidor (11), por ejemplo, por medio de: filtrado por direcciones MAC específicas; posibilidad de usar sólo comunicaciones unidireccionales, etc., o incluso tecnologías inalámbricas más recientes, como LoRa, NB-IoT, u otras; y también en acceso remoto por la interfaz web (13), mediante, por ejemplo, mecanismos de verificación segura de la identidad y gestión de accesos, tal como acceso seguro mediante certificados, como por ejemplo DNI electrónico. In the installation of the invention, cybersecurity is applied, using protection means, such as the encryption means (8) referred to above, to protect both wireless communications between luminaires (1, 2), and luminaires (1, 2). with other devices, as well as in communications between the first microcontroller (3) and server (11), for example, by means of: filtering by specific MAC addresses; possibility of using only one-way communications, etc., or even newer wireless technologies, such as LoRa, NB-IoT, or others; and also in remote access through the web interface (13), through, for example, secure identity verification and access management mechanisms, such as secure access through certificates, such as electronic ID.
Asimismo, de cara a la privacidad de los datos almacenados en el servidor (11), el sistema de control e iluminación presenta una arquitectura que considera diferentes posibilidades, de modo que el servidor (11) puede estar localizado, bien en la nube del instalador del sistema, bien en las instalaciones, o en la nube (12) del titular de la instalación, así como soluciones híbridas, asegurando siempre que los datos son accesibles solo para personal autorizado. Para ello, los servidores (11) del instalador proporcionan el aislamiento adecuado entre clientes (titulares de las instalaciones), de manera que cada uno sólo pueda acceder a datos de sus instalaciones. En segundo lugar, los datos se encuentran adecuadamente protegidos contra ataques externos, integrando métodos para la verificación segura de la identidad y para la gestión de accesos a los datos. Likewise, with regard to the privacy of the data stored on the server (11), the control and lighting system presents an architecture that considers different possibilities, so that the server (11) can be located either in the installer's cloud of the system, either on the premises, or in the cloud (12) of the owner of the installation, as well as hybrid solutions, always ensuring that the data is accessible only to authorized personnel. To do this, the installer's servers (11) provide adequate isolation between clients (installation owners), so that each one can only access data from their installations. Secondly, the data is adequately protected against external attacks, integrating methods for secure identity verification and data access management.
Entre las funcionalidades permitidas por la presente invención, se destacan las siguientes: Among the functionalities allowed by the present invention, the following stand out:
- Programar horarios de encendido / apagado con distintas potencias, de manera remota, por la interfaz web (13). - Program on/off schedules with different powers, remotely, through the web interface (13).
- Crear grupos de luminarias (1, 2), para controlar por separado diferentes zonas de la instalación. - Create groups of luminaires (1, 2), to separately control different areas of the installation.
- Definir una temperatura de color en cada zona y en cada tramo horario, para adaptarse a, y/o tener en cuenta, los ritmos circadianos de las personas que ocupan dicha zona. - Define a color temperature in each area and in each time slot, to adapt to, and/or take into account, the circadian rhythms of the people who occupy said area.
- Incluir detector de presencia en solo alguna de las luminarias (1,2), que sirva para definir el encendido de otras. Se puede combinar con un elemento que mide incidencia de luz natural. - Include presence detector in only some of the luminaires (1,2), which serves to define the switching on of others. It can be combined with an element that measures the incidence of natural light.
El hardware de la instalación presenta una arquitectura que utiliza preferentemente un sistema mono-chip de baja potencia, que incluye las tecnologías de comunicación seleccionadas, tales como Wi-Fi y Bluetooth, por ejemplo, Espressif ESP-32. Otras tecnologías de comunicación especialmente recomendables para ser empleadas con el sistema de la invención serían, por ejemplo: Internet de las Cosas de Banda Estrecha (NB-IoT), LoRa y 5G, según se detalla a continuación. The installation hardware presents an architecture that preferably uses a low-power single-chip system, which includes selected communication technologies, such as Wi-Fi and Bluetooth, for example, Espressif ESP-32. Other communication technologies that are especially recommended to be used with the system of the invention would be, for example: Narrowband Internet of Things (NB-IoT), LoRa and 5G, as detailed below.
- NB-IoT. Esta tecnología permite desplegar una red IoT de bajo consumo sin necesidad de desplegar una red de puertas de enlace (Gateways). Presenta una cobertura especialmente interesante para los casos que se necesite alta penetración en edificios del sistema de comunicaciones y mayor ancho de banda que una red LoRa, aunque es una red con poco ancho de banda. - NB-IoT. This technology allows you to deploy a low-power IoT network without having to deploy a network of gateways. It presents especially interesting coverage for cases where high penetration of the communications system into buildings and greater bandwidth than a LoRa network is needed, although it is a network with little bandwidth.
- LoRa: Esta tecnología permite desplegar una red IoT de bajo consumo en sitios concretos en los que es muy importante no depender de un tercero para el despliegue de la red (operadores de telefonía), incrementando la seguridad respecto al NB IoT, pero a cambio hay que hacer un despliegue de puertas de enlace. Es especialmente interesante para acciones de monitorización de procesos donde se necesiten enviar pocos datos a largas distancias respecto de la puerta de enlace. - LoRa: This technology allows a low-consumption IoT network to be deployed in specific sites where it is very important not to depend on a third party for the deployment of the network (telephone operators), increasing security with respect to the NB IoT, but in exchange You have to deploy gateways. It is especially interesting for process monitoring actions where little data needs to be sent over long distances from the gateway.
5G: La tecnología 5G y su ancho de banda permiten envío de imágenes de cámaras termográficas o en el espectro visible y audio en tiempo real. 5G: 5G technology and its bandwidth allow the sending of images from thermal imaging cameras or in the visible spectrum and audio in real time.
La instalación posee una electrónica que está concebida para aplicaciones móviles, dispositivos electrónicos portátiles e IoT. Cuenta con todas las características de vanguardia de chips de baja potencia, incluida la sincronización de reloj de alta precisión, múltiples modos de potencia y escalamiento dinámico de potencia. The installation has electronics that are designed for mobile applications, portable electronic devices and IoT. It features all the cutting-edge features of low-power chips, including high-precision clock synchronization, multiple power modes, and dynamic power scaling.
La comunicación incluida en las luminarias (1, 2) es compacta y de alta integración, para permitir aplicaciones de IoT (p.ej. Wi-Fi, Bluetooth), integrando: interruptor de antena, transformador de líneas de comunicación de RF, amplificador de potencia, amplificador de recepción de bajo ruido, filtros, y módulos de administración de energía, todo ello integrado en una placa de circuito impreso (PCB) de tamaño reducido. Se emplean con transistores tipo CMOS para radio y banda base totalmente integrados de un solo chip, al tiempo que se integra calibración avanzada con circuitos que permiten eliminar las imperfecciones del circuito externo y se ajuste a los cambios en las condiciones externas. The communication included in the luminaires (1, 2) is compact and highly integrated, to allow IoT applications (e.g. Wi-Fi, Bluetooth), integrating: antenna switch, RF communication lines transformer, amplifier power amplifier, low noise receive amplifier, filters, and power management modules, all integrated on a small printed circuit board (PCB). They are used with fully integrated single-chip CMOS radio and baseband transistors, while integrating advanced calibration with circuits that allow external circuit imperfections to be eliminated and adjusted to changes in external conditions.
Se han tenido en cuenta también prestaciones de seguridad, valorándose funcionalidades como "arranque seguro” (secure boot),disponibilidad de hardware dedicado de aceleración criptográfica, generadores de números aleatorios, etc. Security features have also been taken into account, valuing functionalities such as "secure boot", availability of dedicated cryptographic acceleration hardware, random number generators, etc.
De manera ventajosa, el sistema de la invención puede incluir adicionalmente los activadores (16) antes mencionados, conectados a las luminarias principales (1), y que proporcionan capacidad de actuación sobre procesos controlados, más allá de una mera monitorización, pudiendo activar/desactivar elementos a petición del usuario o de forma automática cuando durante la supervisión de un proceso se observa que el proceso monitorizado requiere actuación, tal como se ha explicado anteriormente, por ejemplo, en el caso de luminarias que forman grupos predeterminados. Advantageously, the system of the invention can additionally include the aforementioned activators (16), connected to the main luminaires (1), and which provide the ability to act on controlled processes, beyond mere monitoring, being able to activate/deactivate elements at the request of the user or automatically when during the supervision of a process it is observed that the monitored process requires action, as explained above, for example, in the case of luminaires that form predetermined groups.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202331759U ES1305600Y (en) | 2023-10-02 | 2023-10-02 | CONTROL AND LIGHTING SYSTEM FOR INDUSTRIAL INSTALLATION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202331759U ES1305600Y (en) | 2023-10-02 | 2023-10-02 | CONTROL AND LIGHTING SYSTEM FOR INDUSTRIAL INSTALLATION |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1305600U true ES1305600U (en) | 2024-02-07 |
| ES1305600Y ES1305600Y (en) | 2024-04-26 |
Family
ID=89770966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202331759U Active ES1305600Y (en) | 2023-10-02 | 2023-10-02 | CONTROL AND LIGHTING SYSTEM FOR INDUSTRIAL INSTALLATION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1305600Y (en) |
-
2023
- 2023-10-02 ES ES202331759U patent/ES1305600Y/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1305600Y (en) | 2024-04-26 |
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