BE1025379B1

BE1025379B1 - WIRELESS SYSTEM FOR MONITORING ENERGY FLOWS

Info

Publication number: BE1025379B1
Application number: BE2017/0154A
Authority: BE
Inventors: Joost Verschuere
Original assignee: E-Maze Bvba-Besloten Vennootschap Met Beperkte Aansprakelijkheid
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-02-01

Abstract

De uitvinding betreft een draadloos systeem bestaande uit tenminste één decentraal opgestelde sensor en tenminste één centraal opgesteld datacollectiesysteem. De lokaal decentraal opgestelde sensoren verzamelen data over de lokale energiestromen en verspreiden deze data naar een centraal dataverwerkingssysteem via de centraal opgesteld datacollectiesystemen. Het protocol van het draadloos systeem is aangepast om de beschikbare bandbreedte te verdelen over de decentrale sensoren op een wijze waarbij de kans op het gelijktijdig gebruik van het radiospectrum door de decentrale sensoren vermeden wordt, waardoor de beschikbare bandbreedte toeneemt. De uitvinding betreft het gebruik van dit draadloos systeem voor het monitoren van energiestromen in gebouwen, gebouwcomplexen of industriële processen.The invention relates to a wireless system consisting of at least one decentrally arranged sensor and at least one centrally arranged data collection system. The locally decentralized sensors collect data about the local energy flows and distribute this data to a central data processing system via the centrally arranged data collection systems. The protocol of the wireless system has been adapted to distribute the available bandwidth among the decentralized sensors in a way that avoids the possibility of simultaneous use of the radio spectrum by the decentralized sensors, which increases the available bandwidth. The invention relates to the use of this wireless system for monitoring energy flows in buildings, building complexes or industrial processes.

Description

BeschrijvingDescription

Een draadloos systeem voor het monitoren van energiestromen in gebouwen, gebouwcomplexen of industriële processen, omvattende: tenminste één decentraal opgestelde sensor en tenminste één centraal opgesteld datacollectiesysteem, waarbij het draadloos systeem werkzaam is in een sternetwerk topologie. De decentraal opgestelde sensoren worden gekenmerkt door een meetinrichtlng voor het verzamelen van data over de lokale energiestromen en een radio frequency (RF) modem om de data te verspreiden naar een centraal dataverwerkingssysteem vla de centraal opgestelde datacollectiesystemen. Het draadloos systeem is aangepast om de beschikbare bandbreedte te verdelen over de decentrale sensoren, waarbij het gelijktijdig gebruik van het radiospectrum door de decentrale sensoren vermeden wordt. Bij een wijziging van het aantal decentraal opgestelde sensoren of de beschikbare bandbreedte, vindt een herverdeling van de beschikbare bandbreedte plaats.A wireless system for monitoring energy flows in buildings, building complexes or industrial processes, comprising: at least one decentralized sensor and at least one centrally arranged data collection system, the wireless system operating in a star network topology. The decentralized sensors are characterized by a measuring device for collecting data about the local energy flows and a radio frequency (RF) modem to distribute the data to a central data processing system using the centrally arranged data collection systems. The wireless system is adapted to distribute the available bandwidth among the decentralized sensors, thereby avoiding the simultaneous use of the radio spectrum by the decentralized sensors. In the event of a change in the number of decentralized sensors or the available bandwidth, there is a redistribution of the available bandwidth.

Domein van de uitvindingDomain of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het vakgebied van draadloze systemen voor het monitoren van energiestromen in tenminste één gebouw, gebouwcomplex of industriële proces. De decentrale sensoren en datacollectiesystemen bevinden zich binnen hetzelfde gebouw, gebouwcomplex of Industriële proces. De uitvinding gaat draadloos data collecteren In een centraal informatiesysteem, hierbij wordt een nieuwe methode gebruikt om de beschikbare bandbreedte in het radiospectrum optimaal te benutten in vergelijking met bestaande systemen.The present invention relates to the field of wireless systems for monitoring energy flows in at least one building, building complex or industrial process. The decentralized sensors and data collection systems are located within the same building, building complex or Industrial process. The invention is going to collect data wirelessly In a central information system, a new method is used to optimally use the available bandwidth in the radio spectrum in comparison with existing systems.

De uitvinding maakt hierbij inventief gebruik van bestaande componenten en draadloze oplossingen die met minimale aanpassingen op een goedkope wijzen kunnen ingezet worden. Hiermee kan een draadloos monltoringsysteem opgezet worden voor energiestromen met een hogere kwaliteit en hogere efficiëntie van de draadloze communicatie in vergelijking met de bestaande systemen.The invention makes inventive use of existing components and wireless solutions that can be used in a cheap manner with minimal adjustments. With this, a wireless monitoring system can be set up for energy flows with a higher quality and higher efficiency of the wireless communication in comparison with the existing systems.

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

De toepassing van het draadloos monitoren van de energiestromen voor gebouwen, gebouwcomplexen en industriële doeleinden, zoals bijvoorbeeld elektriciteit, gas, warmte ..., en aanverwante fysieke stromen zoals water, licht, lucht... stelt meerdere problemen.The application of wireless monitoring of energy flows for buildings, building complexes and industrial purposes, such as for example electricity, gas, heat ..., and related physical flows such as water, light, air ... poses several problems.

BE2017/0154 Een eerste probleem is dat de huidige standaard aanpak voor het monitoren van energiestromen het gebruik is van een bedrade opiossing. Dit verzekert op elk ogenblik de communicatie waarbij een grote bandbreedte ter beschikking gesteld wordt waarmee een groot volume data met een korte tijdsvertraging kan afgeleverd worden in een centraal informatiesysteem. Het gebruik van bedrade oplossingen in gebouwen, gebouwcomplexen en industriële sites kent de nodige uitdagingen. Zo wordt de bedrading vaak in kabelgoten of aan plafonds bevestigd op grote hoogte ten opzichte van de begane grond, hierdoor is het gebruik van hoogtewerkers noodzakelijk om deze bedrading te plaatsen. Het gebruik van een hoogtewerker vraag toezicht en coördinatie waarbij nagenoeg altijd de lopende activiteiten in deze ruimtes moeten gestaakt worden. Dit betekent dat er veel resources moeten geïnvesteerd worden om de bedrading uit te voeren.BE2017 / 0154 A first problem is that the current standard approach to monitoring energy flows is the use of a wired solution. This ensures communication at any time whereby a large bandwidth is made available with which a large volume of data with a short time delay can be delivered in a central information system. The use of wired solutions in buildings, building complexes and industrial sites has the necessary challenges. For example, the wiring is often attached in cable ducts or to ceilings at great heights relative to the ground floor, so the use of elevators is necessary to install this wiring. The use of an aerial worker requires supervision and coordination, whereby the ongoing activities in these spaces almost always have to be stopped. This means that a lot of resources have to be invested to carry out the wiring.

Bij een groot volume van sensoren Is er een aanvullende uitdaging in het achterhalen welke sensor met welke kabelaansluiting overeenstemt, zeker wanneer de betrokken kabels honderden meters lang zijn en ingewerkt zijn in permanente structuren. Dit vraagt de nodige administratie en discipline van de betrokken partijen.With a large volume of sensors There is an additional challenge in finding out which sensor corresponds to which cable connection, especially when the cables involved are hundreds of meters long and have been integrated into permanent structures. This requires the necessary administration and discipline from the parties involved.

Tenslotte ontstaat een dikke bundel van kabels die niet langer flexibel is en hierdoor de installatie verder bemoeilijkt.Finally, a thick bundle of cables is created that is no longer flexible and therefore further complicates installation.

Het tweede probleem is dat de te meten energiestromen zich binnen een geografisch volume bevinden waarbij de gemiddelde te overbruggen afstanden bedragen enkele honderden meters met individuele maxima tot enkele kilometers. Aanvullend is de vaststelling dat organisaties die zich specialiseren in het uitrollen van draadloze netwerken op een schaal groter dan deze van gebouwen, gebouwcomplexe of industriële sites zich vaak beperken tot dichtbevolkte en geürbaniseerde omgevingen met als doel om verhouding van investeringen in de netwerkapparatuur tot de omvang van het aantal gebruikers binnen het bereik van deze netwerkapparatuur te maximaliseren. De gebouwen, gebouwcomplexen en industriële sites die beoogd worden in de onderhavige uitvinding worden zelden voor residentiële toepassingen benut en bevinden zich dus vaak ver buiten deze dichtbevolkte en geürbaniseerde omgevingen. Binnen de stand van de techniek voor draadloze systemen betekent dit dat de gemiddelde te overbruggen afstanden in de praktijk enkele kilometers bedragen met individuele maxima tot 8 kilometer. Deze afstanden bemoeilijken de draadloze communicatie die vaak geoptimaliseerd is voor enkele tientallen meters.The second problem is that the energy flows to be measured are within a geographic volume with the average distances to be bridged being a few hundred meters with individual maxima up to a few kilometers. In addition, it is established that organizations specializing in the deployment of wireless networks on a scale larger than those of buildings, building complexes or industrial sites are often limited to densely populated and urbanized environments with the aim of increasing the ratio of investments in network equipment to the size of maximize the number of users within the range of these network devices. The buildings, building complexes and industrial sites envisaged in the present invention are rarely used for residential applications and are therefore often far beyond these densely populated and urbanized environments. Within the state of the art for wireless systems, this means that the average distances to be bridged in practice are a few kilometers with individual maxima up to 8 kilometers. These distances complicate the wireless communication that is often optimized for a few tens of meters.

Een derde probleem Is dat de draadloze gegevensoverdracht sterk afhankelijk is van de overige fysieke componenten die zich in de omgeving bevinden. In het bijzonder deA third problem is that the wireless data transfer is highly dependent on the other physical components in the environment. In particular the

BE2017/0154 aanwezigheid van metalen componenten, al dan niet geaard, hebben een grote impact op de kwaliteit van deze draadloze gegevensoverdracht. Voor de onderhavige uitvinding hebben metalen objecten met een afmeting vanaf 3 cm een invloed op de kwaliteit. Er bevinden zich in de woningen, woningcomplexen en industriële sites steeds dergelijke objecten die ofwel onderdeel uitmaken van de dragende structuren, bijvoorbeeld steunbaken, of onderdeel zijn van het gebruik, bijvoorbeeld metalen kasten.BE2017 / 0154 presence of metal components, grounded or not, have a major impact on the quality of this wireless data transfer. For the present invention, metal objects with a size from 3 cm have an influence on quality. There are always such objects in the houses, housing complexes and industrial sites that either form part of the supporting structures, for example support beacons, or are part of the use, for example metal cupboards.

Door de recente ontwikkelingen op het gebied van energie-efficiëntie neemt het aandeel van omvangrijke metalen oppervlakken sterk toe. In het bijzonder het gebruik van metalen folies op isolatiematerialen en het gebruik van metalen coatings op glasoppervlakken neemt toe omdat deze de thermische stralingsoverdracht gunstig beïnvloeden vanuit het oogpunt van energie-efficiëntie. Dit betekent een belangrijke toename van het aantal metalen obstructies. Dit betekent voor de draadloze communicatie dat een line-of-sight situatie zich zelden zal voordoen, en dat het RF-pad zal gekenmerkt worden door sterke amplitudeschommelingen en tijdsvertragingen door reflecties.Due to recent developments in energy efficiency, the share of large metal surfaces is increasing sharply. In particular, the use of metal foils on insulating materials and the use of metal coatings on glass surfaces is increasing because they favorably influence thermal radiation transfer from the point of view of energy efficiency. This means a significant increase in the number of metal obstructions. For wireless communication, this means that a line-of-sight situation will rarely occur, and that the RF path will be characterized by strong amplitude fluctuations and time delays due to reflections.

Een vierde probleem stelt zich ter hoogte van het gebruik van niet gelicentieerde frequentlebanden voor draadloze communicatie. Hierbij is het gebruik van de radiofrequenties niet aan licenties onderworpen. Hierbij mag elk systeem deelnemen en de band gebruiken indien het systeem aan de voorschriften voldoet.A fourth problem relates to the use of unlicensed frequency bands for wireless communication. The use of the radio frequencies is not subject to licenses. Any system may participate and use the tire if the system meets the requirements.

Het vermogen en de zendtijd binnen deze banden wordt sterk gereguleerd. Belde beperkingen zijn erop gericht om zoveel mogelijk gebruikers toe te laten om draadloos te communiceren. Deze beperking betekent dat de bandbreedte per sensor beperkt is. Elke communicatiefout gaat dus ten koste van de communicatlekwalltelt. Dit komt omdat er geen afsprakeh bestaan over wie de band mag gebruiken. Zo wordt in het onderhavige systeem de ISM-band gebruikt met toepassing van het LoRa protocol die gebruik maakt van de RF-frequentieband van 863 tot 870 Mhz, Hierbij wordt het aloha protocol toegepast waarbij elke gebruiker op elk moment mag uitsturen binnen deze RF-band. Dit betekent dat er tussen de zenders geen coördinatie gebeurt. Hierdoor bestaat er een grote kans dat een tweede zender op hetzelfde ogenblik data uitstuurt. Wanneer beide signalen overlappen in de tijd dan geeft dit aanleiding tot communicatiefouten. Binnen deze RF-band is er de verplichting om na het gebruik van de RF-band deze voor een lange tijd ter beschikking te stellen van andere systemen. Dit betekent dat elke communicatiefout aanleiding geeft tot belangrijke vertragingen In aanleveren van data.The power and the airtime within these bands are highly regulated. Call restrictions are aimed at allowing as many users as possible to communicate wirelessly. This limitation means that the bandwidth per sensor is limited. Every communication error is therefore at the expense of the communication wall count. This is because there is no agreement about who can use the tire. For example, in the present system the ISM band is used using the LoRa protocol that uses the RF frequency band from 863 to 870 Mhz. The aloha protocol is applied whereby every user can send out at any time within this RF band . This means that there is no coordination between the channels. This means that there is a good chance that a second channel will send data at the same time. If both signals overlap in time, this gives rise to communication errors. Within this RF band there is an obligation to make it available to other systems for a long time after using the RF band. This means that every communication error gives rise to important delays in the delivery of data.

BE2017/0154BE2017 / 0154

Een vijfde probleem stelt zich ter hoogte van de toepassing van energiemonitoring, De belangrijkste uitdaging hier is de correcte keuze van welke energiestromen gemonitord worden, met als doel om met minimale energie de operationele processen te onderhouden. Hierbij moet de voorgestelde sensor de nodige functionaliteiten bezitten om de fysische grootheden in het werkveld te meten. Daarvoor moet een cluster van functionaliteiten geïntegreerd worden tn de sensor zodat deze op een grote verscheidenheid van projecten kan ingezet worden. Hierbij moeten de relevante fysieke implementaties Ingebouwd worden in de decentrale sensoren en de centrale datacollectiesystemen.A fifth problem relates to the application of energy monitoring. The main challenge here is the correct choice of which energy flows are monitored, with the aim of maintaining operational processes with minimal energy. The proposed sensor must have the necessary functionalities to measure the physical quantities in the field. For this, a cluster of functionalities must be integrated into the sensor so that it can be deployed on a wide variety of projects. The relevant physical implementations must be built into the decentralized sensors and the central data collection systems.

Tenslotte dient de energiemonitoring robuust uitgevoerd te worden zodat het kan omgaan met ontbrekende data die omwille van omstandigheden niet kon verstuurd worden over het RF-pad.Finally, the energy monitoring must be robust so that it can deal with missing data that could not be sent over the RF path due to circumstances.

Een zesde probleem stelt zich ter hoogte van de energieconsumptiebehoefte van de sensor. Hiervoor is er de keuze tussen een externe voedingslijn en een intern batterijsysteem. Bij het gebruik van een externe voedingslijn is de plaatsing van de sensor minder flexibel en vraagt het meer inspanningen om deze te verplaatsen. In de onderhavige uitvinding is daarom gekozen voor een intern batterijsysteem. Omdat de energie-inhoud van de batterij eindig is en in de huidige marktomstandigheden een dure component betreft is een optimalisatie van het energieverbruik aangewezen. Hierbij dient een selectieve keuze gemaakt te worden tussen componenten en de activiteit van de RF-modem om de levensduur van de batterijcyclus te maximaliseren.A sixth problem relates to the energy consumption requirement of the sensor. For this there is a choice between an external power line and an internal battery system. When using an external power line, the placement of the sensor is less flexible and requires more effort to move it. In the present invention, therefore, an internal battery system has been chosen. Because the energy content of the battery is finite and is an expensive component in current market conditions, optimization of energy consumption is recommended. A selective choice must be made between components and the activity of the RF modem to maximize the life of the battery cycle.

Een zevende probleem stelt zich ter hoogte van de installatie van de sensor. De sensor dient geïnstalleerd te worden op de meest eenvoudige manier. Zo kan de installatietijd van de sensor verminderd worden door een aangepast ontwerp van de sensor. Uitdagingen hierbij zijn het inzetten van de klant als Installateur en het vereenvoudigen van het onderhoud van de sensor, bijvoorbeeld door het ontwerp van de sensor zo In te richten dat het gebruik van gereedschap geminimaliseerd wordt.A seventh problem relates to the installation of the sensor. The sensor must be installed in the simplest way. For example, the installation time of the sensor can be reduced by a modified sensor design. The challenges here are deploying the customer as an Installer and simplifying the maintenance of the sensor, for example by designing the sensor design in such a way that tool use is minimized.

Het Is een uitdaging voor een draadloze sensor om deze te lokaliseren tijdens en na de installatie. Tijdens de Installatie is dit van belang om de juiste energiemeting met het correcte operationeel element te verbinden In de verschillende databanken. Eventueel kunnen hulpmiddelen ingezet worden om dit proces te vereenvoudigen, zoals het gebruik van aanvullende apparatuur, bijvoorbeeld smartphones, om de lokalisatie mogelijkheden te verbeteren. Bovendien is tijdens de installatie een communicatiepad nodig met de sensor om de configuratie van de sensor te voltooien. Na de installatie is de lokalisatie van belang om het onderhoud van de sensor te kunnen uitvoeren en herstellingswerken uit te voerenIt is a challenge for a wireless sensor to locate it during and after installation. During the Installation this is important to connect the correct energy measurement with the correct operational element in the various databases. Tools can possibly be used to simplify this process, such as the use of additional equipment, such as smartphones, to improve the localization possibilities. In addition, a communication path with the sensor is required during installation to complete the sensor configuration. After installation, localization is important to be able to perform sensor maintenance and repair work

BE2017/0154BE2017 / 0154

Een achtste probleem is de noodzaak om de decentrale sensoren en de centrale datacollectiesystemen te configureren bij de productie ervan. Hierbij moet de correcte software in deze apparaten gebracht worden, waarbij er een unieke identifier moet ingebracht worden in deze apparaten. Dit vergt de nodige machines en tijd tijdens het productieproces. Een systeem waarbij de configuratie van deze sensoren kan geautomatiseerd worden zonder extra configuratie tijdens het productieproces is een verbetering ten opzichte van de huidige bestaande oplossingen.An eighth problem is the need to configure the decentralized sensors and central data collection systems during their production. The correct software must be introduced into these devices, whereby a unique identifier must be entered in these devices. This requires the necessary machines and time during the production process. A system where the configuration of these sensors can be automated without additional configuration during the production process is an improvement on the current existing solutions.

In de aanvrage US 2010/0054307 wordt een systeem beschreven voor het monitoren van gebeurtenissen. Het draadloze systeem bestaat uit minstens één sensor en basiseenheid met een zendontvanger die selectief communiceert met de sensoreenheden. De sensoreenheden zenden periodiek een boodschap uit naar de basiseenheid, die bevestigd wordt door de basiseenheid. Er wordt geen optimalisatie voorzien van de RF-bandbreedte door het onderling coördinatie, er wordt uitsluitend gebruik gemaakt van hertransmissies waarbij de data nogmaals doorgestuurd worden. Aanvullend worden er uitsluitend gebruik gemaakt van één basisstation. Er zijn ook geen extra optimalisaties zoals de aanwezigheid van een tweede RF-pad en het mogeiijk maken van een snelle installatie en configuratie van de sensor,The application US 2010/0054307 describes a system for monitoring events. The wireless system consists of at least one sensor and basic unit with a transceiver that selectively communicates with the sensor units. The sensor units periodically send a message to the base unit, which is acknowledged by the base unit. No optimization of the RF bandwidth is provided due to mutual coordination, only retransmissions are used where the data is retransmitted. In addition, only one base station is used. There are also no additional optimizations such as the presence of a second RF path and the possibility of a quick installation and configuration of the sensor,

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor ten minste enkele van bovenvermelde problemen. Het document beschrijft een uitvinding die het draadloos monitoren van de nutsvoorzieningen voor industriële doeleinden, zoals bijvoorbeeld elektriciteit, gas, warmte, water, mogelijk maakt voor een lagere kost in vergelijking met bestaande systemen, zonder aanpassingen te maken aan de bestaande hardware. In het bijzonder wordt deze oplossing gerealiseerd door over te gaan naar een draadloos systeem.It is an object of the present invention to find a solution to at least some of the aforementioned problems. The document describes an invention that enables wireless monitoring of utility services for industrial purposes, such as, for example, electricity, gas, heat, water, at a lower cost compared to existing systems, without making adjustments to existing hardware. In particular, this solution is realized by switching to a wireless system.

Gedetailleerde samenvatting van de uitvindingDetailed summary of the invention

De uitvinding betreft een draadloos systeem voor energlemonitoring die kan toegepast worden binnen gebouwen, gebouwcomplexen en industriële processen. Meer bepaald betreft het een draadloos systeem die geschikt is voor locaties waar een grote hoeveelheid sensoren opgesteld wordt en waarvan de gegevens moeten gecapteerd worden en verwerkt worden met een hoge betrouwbaarheid. Hiervoor zijn in de onderhavige uitvinding een aantal aanpassingen aangebracht om het beschikbare radiospectrum efficiënter te gebruiken en zo de bandbreedte van het totale systeem te verhogen.The invention relates to a wireless system for energy monitoring that can be applied within buildings, building complexes and industrial processes. In particular, it is a wireless system that is suitable for locations where a large number of sensors are installed and whose data must be captured and processed with high reliability. To this end, a number of adjustments have been made in the present invention to use the available radio spectrum more efficiently and thus increase the bandwidth of the total system.

BE2017/0154BE2017 / 0154

Het systeem bestaat uit minstens één of meerdere decentraal opgestelde sensoren en minstens één of meerdere centraal opgestelde datacollectiesystemen.The system consists of at least one or more decentralized sensors and at least one or more centrally located data collection systems.

De decentraal opgestelde sensoren worden gepositioneerd met het oog op het meten van grootheden die verband houden met de lokale energiestromen zoals de consumptie en productie van elektriciteit, aardgas en warmte en koude. Hier komen ook anderen producten in aanmerking zoals water, lichtfiux en toestandsbewaking van apparatuur. Het aantal locaties waar energiestromen en aanverwante stromen dienen gemeten te worden zal bij benadering het aantal decentrale sensoren bepalen. Het is mogelijk dat één sensor ingezet wordt voor het meten van meerdere stromen indien de afstand tussen de sensor en de meetinstrumenten het toelaat om meerdere meetinstrumenten te verbinden.The decentralized sensors are positioned with a view to measuring quantities that are related to local energy flows such as the consumption and production of electricity, natural gas and heat and cold. Other products are also eligible here, such as water, light fiux and state monitoring of equipment. The number of locations where energy flows and related flows must be measured will approximately determine the number of decentralized sensors. It is possible that one sensor is used for measuring several currents if the distance between the sensor and the measuring instruments allows to connect several measuring instruments.

De centraal opgestelde datacollectiesystemen worden gepositioneerd met het oog op het verkrijgen van de data uit de sensoren en deze te bewaren in een centraal informatiesysteem. Indien het lokaal gerealiseerd bereik van de decentrale sensoren ontoereikend is of indien er een groot aantal sensoren wordt opgesteld zodat deze onvoldoende frequent kunnen uitgelezen worden dan zullen extra centrale datacollectiesystemen opgesteld worden in de nabijheid van de decentrale sensoren die slechts in beperkte mate data kunnen versturen. Zo is het mogelijk dat er 5 of meer centrale datacollectiesystemen opgesteld staan in een gebouw, gebouwencomplex of industrieel proces. Het gebruik van meerdere datacollectiesystemen verhoogt de bandbreedte van de sensoren significant. In eerste instantie doordat de fysieke afstand tussen de decentrale sensoren en de centrale datacoilectiesystemen afneemt, waardoor met hoge waarschijnlijkheid ook de lengte van het draadloze transmissiepad afneemt en een hogere signaalamplitudes gerealiseerd worden ter hoogte van de antennes. Hierdoor neemt de kans op een succesvolle communicatiepoglng toe, wat het mogelijk maakt om de decentrale sensoren met een hogere frequentie uit te lezen.The centrally arranged data collection systems are positioned with a view to obtaining the data from the sensors and storing them in a central information system. If the locally realized range of the decentralized sensors is insufficient or if a large number of sensors is set up so that they cannot be read out frequently enough, additional central data collection systems will be set up in the vicinity of the decentralized sensors that can only send data to a limited extent. For example, it is possible that 5 or more central data collection systems are installed in a building, building complex or industrial process. The use of multiple data collection systems significantly increases the bandwidth of the sensors. In the first instance because the physical distance between the decentralized sensors and the central data coordination systems decreases, so that the length of the wireless transmission path also decreases with high probability and a higher signal amplitudes are realized at the height of the antennas. This increases the chance of a successful communication attempt, which makes it possible to read the decentralized sensors with a higher frequency.

In de onderhavige uitvinding is het mogelijk dat de kenmerken van de decentrale sensoren en de centrale datacollectiesystemen gecombineerd worden in één gemeenschappelijke fysieke uitvoering. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat de centrale datacollectiesystemen ook fysieke metingen verrichten van de lokale energiestromen, waarbij deze data per direct ter beschikking gesteld wordt van het centrale datacollectiesysteem zonder gebruik te maken van de draadloze communicatie.In the present invention, it is possible that the features of the decentralized sensors and the central data collection systems are combined in one common physical embodiment. For example, it is possible that the central data collection systems also perform physical measurements of the local energy flows, whereby this data is immediately made available to the central data collection system without using the wireless communication.

De decentrale sensoren bevatten een RF-modem. Deze RF-modem maakt in de uitvinding gebruik van de publieke ISM band. Deze frequentieband staat vrij ter beschikking van derden. Het gebruik van deze frequentieband door derden is in de onderhavige uitving te interpreteren als een bron van storingen in het draadloze communicatiepad omdat er geen informatieThe decentralized sensors contain an RF modem. This RF modem uses the public ISM band in the invention. This frequency band is freely available to third parties. The use of this frequency band by third parties can be interpreted in the present invention as a source of interference in the wireless communication path because there is no information

BE2017/0154 beschikbaar is over hoe deze derden het beschikbare RF-spectrum gebruiken. Deze storingen ontstaan omdat er binnen de ISM band geen voorzieningen getroffen zijn om het radiospectrumgebruik te coördineren. Hierdoor gaat elke sensor op een willekeurig moment data uitzenden, waarbij geen rekening gehouden wordt met de activiteit van de andere sensoren die door derden ingezet worden. Hierbij bestaat het risico dat er op dat ogenblik minstens één andere sensor data aan het uitsturen is. Hierdoor ontstaat er een communicatiefout ter hoogte van de ontvangen omdat deze geen twee signalen tegelijkertijd kan ontvangen. Omdat er geen actief beheer van het radiospectrum plaatsvindt zullen beide sensoren op een later ogenblik opnieuw deze data moeten uitsturen.BE2017 / 0154 is available about how these third parties use the available RF spectrum. These disturbances arise because no provisions have been made within the ISM band to coordinate the use of radio spectrum. As a result, each sensor will transmit data at any given moment, without taking into account the activity of the other sensors used by third parties. There is a risk that at least one other sensor data is being transmitted at that time. This causes a communication error at the level of the received because it cannot receive two signals at the same time. Because there is no active management of the radio spectrum, both sensors will have to send this data again at a later time.

Door het niet coördineren van het RF-gebruik gaat er dus in de praktijk bandbreedte verloren. Dit verlies aan bandbreedte neemt toe naarmate er meer sensoren actief zijn die zich binnen het bereik van eenzelfde ontvanger bevinden. Wanneer er meer sensoren actief zijn neemt de kans op een gelijktijdige benutting van het spectrum toe en daarmee ook het aantal berichten die niet correct kunnen ontvangen worden door gelijktijdige uitsturing. Als gevolg hiervan zullen deze sensoren met hoge waarschijnlijkheid opnieuw proberen om deze data uit te sturen waardoor de kans op gelijktijdige uitsturing van databerichten verder toeneemt.In practice, bandwidth is lost by not coordinating RF use. This loss of bandwidth increases as more sensors are active that are within the range of the same receiver. When more sensors are active, the chance of simultaneous utilization of the spectrum increases and with it also the number of messages that cannot be correctly received due to simultaneous transmission. As a result, these sensors will again try to send out this data with high probability, thereby further increasing the chance of simultaneous sending of data messages.

Een eerste verbetering in de onderhavige uitvinding is het toepassen van onderlinge coördinatie tussen de sensoren en datacollectiesystemen die zich binnen hetzelfde gebouw, gebouwencomplex of industrieel proces bevinden. Bovendien beperkt het gebruik van de onderhavige uitvinding zich niet tot de ΙΞΜ banden, de voordelen blijven ook behouden bij het gebruik van andere frequentiebanden.A first improvement in the present invention is the application of mutual coordination between the sensors and data collection systems located within the same building, building complex or industrial process. Moreover, the use of the present invention is not limited to the bands, the advantages are also retained when using other frequency bands.

Door het inzetten van centrale datacollectiesystemen binnen hetzelfde gebouw, gebouwencomplex of industrieel proces neemt de afstand tussen de RF-zender en de RF-ontvanger sterk af. In de praktische realisaties van deze systemen zal de afstand afnemen van de grootteorde van kilometers tot de grootteorde van honderden meters.By using central data collection systems within the same building, building complex or industrial process, the distance between the RF transmitter and the RF receiver is greatly reduced. In the practical realizations of these systems, the distance will decrease from the order of kilometers to the order of hundreds of meters.

Aanvullend wordt de onderhavige uitvinding toegepast in een gebouw, gebouwencomplex of industrieel proces, deze omgevingen worden vaak gekenmerkt door grote metalen oppervlaken, bijvoorbeeld metaalfolies in de isolatieschil. Hierdoor neemt de invloed van externe sensoren verder af omdat het signaal afkomstig van deze sensoren sterk gedempt wordt. Doordat de stoorsignalen een beduidend minder hoge signaalamplitude zullen realiseren ten opzichte van de dichtbijgelegen eigen sensoren zal de effectieve bandbreedte toenemen.In addition, the present invention is applied in a building, building complex or industrial process, these environments are often characterized by large metal surfaces, for example metal foils in the insulation shell. This further reduces the influence of external sensors because the signal from these sensors is strongly damped. Because the interference signals will realize a significantly lower signal amplitude with respect to the nearby own sensors, the effective bandwidth will increase.

Hierdoor neemt de effectieve bitsnelheid waarmee berichten kunnen gestuurd en ontvangen worden toe, dit heeft tot gevolg dat de RF-zender minder lang het radiospectrum dient te gebruiken (time-on-air) om eenzelfde hoeveelheid data te versturen. Doordat de tlme-on-airThis increases the effective bit rate at which messages can be sent and received, which means that the RF transmitter has to use the radio spectrum for less time (time-on-air) to send the same amount of data. Because the tlme-on-air

BE2017/0154 kleiner is neemt ook de kans dat er minstens twee RF-zenders het radiospectrum tegelijkertijd gebruiken af. Hierdoor kan eenzelfde aantal sensoren meer data succesvol versturen naar de ontvangststations waardoor de effectieve bandbreedte van het systeem toeneemt.BE2017 / 0154 is also smaller the chance that at least two RF transmitters use the radio spectrum simultaneously. This allows the same number of sensors to successfully send more data to the receiving stations, thereby increasing the effective bandwidth of the system.

Een tweede aanpassing in de onderhavige uitvinding is de introductie van een coördinatiesysteem die het gebruik van het radiospectrum optimaliseert. Om de beschikbare bandbreedte te optimaliseren door wijzigingen door te voeren in het systeem moeten twee cruciale factoren tegen elkaar afgewogen worden: enerzijds de toename van de bandbreedte die door het systeem gerealiseerd wordt, en anderzijds de afname van de bandbreedte door het introduceren van een coördinatiesysteem die mogelijks ook zelf bandbreedte vraagt om plaats te vinden. In de onderhavige uitvinding wordt een methode gehanteerd waarbij de beschikbare zendtijd verdeeld wordt over de aanwezige sensoren in het systeem, hierbij krijgt elke sensor een vast tijdsslot toegewezen met een vaste lengte in seconden die periodiek ter beschikking gesteld wordt.A second modification in the present invention is the introduction of a coordination system that optimizes the use of the radio spectrum. To optimize the available bandwidth by making changes to the system, two crucial factors must be weighed against each other: on the one hand the increase in bandwidth realized by the system, and on the other hand the decrease in bandwidth by introducing a coordination system that possibly even bandwidth requires itself to take place. In the present invention, a method is used in which the available transmission time is distributed among the sensors present in the system, with each sensor being assigned a fixed time slot with a fixed length in seconds that is made available periodically.

In de onderhavige uitvinding wordt er gewerkt met een vaste uitieesperiode, deze kan bijvoorbeeld één uur zijn. Indien er in het systeem 4 sensoren aanwezig zijn kan elke sensor een tijdsslot met evenredig aandeel In deze vaste uitieesperiode toegewezen krijgen. In dit voorbeeld zal dit 15 minuten zijn. Hierbij krijgt de eerste sensor het eerste kwartier toegewezen ten opzichte van het referentietijdsstip, de tweede sensor het tweede kwartier, de derde sensor het derde kwartier en de vierde sensor het vierde kwartier. Deze vaste uitieesperiode wordt periodiek herhaald, in het voorgaand voorbeeld is dit elk uur.In the present invention, a fixed readout period is used, which can be, for example, one hour. If there are 4 sensors in the system, each sensor can be assigned a time slot with a proportional share in this fixed extraction period. In this example this will be 15 minutes. The first sensor is assigned the first quarter compared to the reference time, the second sensor the second quarter, the third sensor the third quarter and the fourth sensor the fourth quarter. This fixed sampling period is repeated periodically, in the previous example this is every hour.

In dit systeem is de kans dat de sensoren uit het systeem tegelijkertijd communiceren bijna nul. Dit kan enkel nog gebeuren bij kloksynchronisatiefouten en bij het initieel opstarten van de sensor. De coördinatie van het systeem is voorzien op deze situaties en zal deze bijsturen tot er een vast regime bereikt wordt.In this system, the chance that the sensors from the system simultaneously communicate is almost zero. This can only happen with clock synchronization errors and with the initial start-up of the sensor. The coordination of the system is foreseen in these situations and will adjust them until a fixed regime is reached.

Het systeem kan verder geoptimaliseerd worden door het tijdsvenster te laten variëren per decentrale sensor. Hierbij kan tenminste één decentrale sensor een langer of korter tijdsvenster toegewezen krijgen in functie van de frequentie en het volume aan data dat er gecommuniceerd moet worden naar de centrale datacollectiesystemen.The system can be further optimized by varying the time window per decentralized sensor. At least one decentralized sensor can be assigned a longer or shorter time window in function of the frequency and the volume of data that must be communicated to the central data collection systems.

Tenslotte kan ook het periodieke karakter vrij ingevuld worden waarbij groepen van decentrale sensoren vaker uitgelezen worden dan een andere groep van decentrale sensoren, bijvoorbeeld één groep van decentrale sensoren die dagelijks uitgelezen wordt en één groep van decentrale sensoren die elk uur uitgelezen wordt.Finally, the periodic character can also be filled in freely, whereby groups of decentralized sensors are read more often than another group of decentralized sensors, for example one group of decentralized sensors that is read out daily and one group of decentralized sensors that is read out every hour.

BE2017/0154BE2017 / 0154

Wanneer er meer of minder decentrale sensoren dan tijdsvensters aanwezig zijn in het systeem zal er een hercoördinatie plaatsvinden. Hierbij zullen de sensoren een nieuw, maar korter, tijdsslot toegewezen krijgen. Deze evolutie wordt in figuur 3 en figuur 4 geschetst. Opnieuw zal er een bijsturing gebeuren tot er een vast regime bereikt wordt. Het systeem is ook voorzien om bij een vermindering van het aantal sensoren een kleiner, maar groter, tijdsslot te voorzien voor de decentrale sensoren.If there are more or fewer decentralized sensors than time windows in the system, there will be a re-coordination. The sensors will be assigned a new, but shorter, time slot. This evolution is outlined in Figure 3 and Figure 4. Again an adjustment will be made until a fixed regime is reached. The system is also provided with a smaller, but larger, time slot for the decentralized sensors when the number of sensors is reduced.

De bijsturing/coördinatie van het systeem vraagt initieel een hoeveelheid data en leidt tot een reductie van de beschikbare bandbreedte in het systeem. Evenwel zal in de onderhavige uitvinding de gemiddelde reductie van de bandbreedte dalen naarmate het systeem zich langer In regime bevindt. Doordat de coördinatie een impact heeft op enkele van de vele periodes in regime zal de gemiddelde impact op de lange termijn evolueren naar bijna nul.The adjustment / coordination of the system initially requires a quantity of data and leads to a reduction of the available bandwidth in the system. In the present invention, however, the average reduction in bandwidth will decrease the longer the system is in In regime. Because the coordination has an impact on some of the many periods in regime, the average impact in the long term will evolve to almost zero.

De effectiviteit van de onderhavige uitvinding is afhankelijk van de correcte timing voor het gebruik van het radiospectrum. Indien de betrokken sensoren en ontvangststations de timing niet respecteren dan zal het radiospectrum worden gebruikt in een tijdsvenster die gealloceerd werd voor een andere RF-modem. Wanneer dit gebeurt dan neemt de kans op een gelijktijdig gebruik van het radiospectrum sterk toe. Indien dit leidt tot communicatiefouten dan kan verondersteld worden dat deze communicatiefouten zich periodiek zullen voordoen omdat dezelfde synchronisatiefout zich ook zal voordoen in de volgende periode.The effectiveness of the present invention depends on the correct timing for using the radio spectrum. If the sensors and receiving stations involved do not respect the timing, the radio spectrum will be used in a time window that has been allocated for another RF modem. When this happens, the chance of simultaneous use of the radio spectrum increases considerably. If this leads to communication errors, then it can be assumed that these communication errors will occur periodically because the same synchronization error will also occur in the following period.

Het aanhouden van de correcte timings is in de huidige stand van de techniek sterk afhankelijk van de interne klok van de betrokken apparaten. Deze Interne klok is afhankelijk van een fysiek systeem. Dit kan bijvoorbeeld een kristal oscillator zijn die een frequentieafhankelijke impedantie heeft. Zowel de frequentierespons van het kristal ais de omgevingsfactoren, zoals temperatuur, zijn verschillend voor elke sensor. Omdat deze externe ruisbronnen geen stochastisch gedrag vertonen die symmetrisch verdeeld is rond een evenwichtspunt kan de afwijking steeds groter worden.In the current state of the art, maintaining the correct timings is highly dependent on the internal clock of the devices involved. This internal clock depends on a physical system. This can be, for example, a crystal oscillator that has a frequency-dependent impedance. Both the frequency response of the crystal as the environmental factors, such as temperature, are different for each sensor. Because these external noise sources do not exhibit stochastic behavior that is symmetrically distributed around a point of equilibrium, the deviation can become ever greater.

In de huidige stand van de techniek wordt de nauwkeurigheid van dergelijke systemen uitgedrukt in ppm (deeltjes per miljoen) en is de frequentietolerantie van de fysieke uitvoering 5 ppm tot 100 ppm. Waarbij een tolerantie van 100 ppm zich laat vertaling in een afwijking van 8,64 seconden per dag. Voor de invloed van de temperatuur kan gesteld worden dat bij normale omgevingstemperaturen een afwijking van 20°C zich laat vertalen in een extra frequentietolerantie van 5 ppm.In the current state of the art, the accuracy of such systems is expressed in ppm (parts per million) and the frequency tolerance of the physical execution is 5 ppm to 100 ppm. At which a tolerance of 100 ppm can be translated into a deviation of 8.64 seconds per day. For the influence of the temperature it can be stated that at normal ambient temperatures a deviation of 20 ° C can be translated into an additional frequency tolerance of 5 ppm.

Deze afwijking kan in geen enkel fysiek systeem volledig weggewerkt worden. Daarom wordt er in de onderhavige uitvinding ter hoogte van de RF-communicatie een synchronisatie van het kloksysteem voorzien. Hierbij worden gekende vertragingen gehanteerd bij het gebruikThis deviation cannot be completely eliminated in any physical system. Therefore, in the present invention, a synchronization of the clock system is provided at the level of the RF communication. Known use delays are used for this

BE2017/0154 van een tijdsvenster, Elk apparaat zal waar mogeiijk de vertraging van het overeenkomstige datacollectiesysteem gaan meten. Deze vertraging wordt vervolgens door alle sensoren vergeleken met de eigen vertraging, waarbij een correctie doorgevoerd wordt van de overeenkomstige gemeten afwijking. In de onderhavige uitvinding worden de ontvangststations ook onderling gesynchroniseerd waardoor de afwijkingen die ontstaan in het draadloze systeem door voortdurende correcties worden weggewerkt.BE2017 / 0154 of a time window, Every device will measure the delay of the corresponding data collection system wherever possible. This delay is then compared by all sensors with the own delay, whereby a correction is made to the corresponding measured deviation. In the present invention, the receiving stations are also synchronized with each other, whereby the deviations that occur in the wireless system are eliminated by continuous corrections.

De resterende afwijking die zich kan voordoen is in de onderhavige uitvinding klein ten opzichte van de lengte van de tijdsvensters, waarbij in de fysieke uitvoering van het systeem een verhouding van 1 op 1.000 of 1 op 10.000 of beter kan gerealiseerd worden.The remaining deviation that can occur in the present invention is small with respect to the length of the time windows, whereby in the physical implementation of the system a ratio of 1 in 1,000 or 1 in 10,000 or better can be realized.

De apparaten In de onderhavige uitvinding hebben bij voorkeur de nodige voorzieningen die het beheer, configuratie en onderhoud mogelijk maken, bijvoorbeeld om de veiligheidsvoorzieningen up-to-date te houden. Enkele kenmerken van de apparaten in de onderhavige uitvinding bemoeilijken dit proces. Zo is de draadloze communicatie geoptimaliseerd voor het versturen van een beperkt volume aan digitale gegevens, is de behuizing van de apparaten bij voorkeur volledig afgesloten en kan de locatie van de sensor de toegang tot de sensor bemoeilijken, bijvoorbeeld wanneer deze in een kleine ruimte is ondergebracht. Bovendien is de toepassing van een broadcastprincipe in conflict met algemene IT-security voorschriften waardoor dit niet op grote schaal kan toegepast worden.The devices In the present invention preferably have the necessary features that enable management, configuration and maintenance, for example, to keep the safety features up-to-date. Some features of the devices in the present invention complicate this process. For example, the wireless communication is optimized for sending a limited volume of digital data, the housing of the devices is preferably completely sealed and the location of the sensor can make access to the sensor more difficult, for example when it is located in a small space . Moreover, the application of a broadcast principle conflicts with general IT security regulations, which means that it cannot be applied on a large scale.

De onderhavige uitvinding is omwille van deze beperkingen voorzien van een tweede draadloze RF-modem. Deze modem bevat in verhouding tot de standaard RF-modem de mogelijkheid om breedbandig te communiceren, waarbij de communicatiesneiheid tenminste een factor 10 en bij voorkeur een factor 1.000 sneller is. Zo is bijvoorbeeld voor LoRa de gemiddelde bandbreedte gemeten over één uur 0,27 kbit per seconde en voor Near FieldBecause of these limitations, the present invention is provided with a second wireless RF modem. In comparison with the standard RF modem, this modem contains the possibility of broadband communication, whereby the communication speed is at least a factor of 10 and preferably a factor of 1,000 faster. For example, for LoRa the average bandwidth measured over one hour was 0.27 kbit per second and for Near Field

Communication 424 kbit per seconde.Communication 424 kbit per second.

Omdat het gebruik van meerdere RF-modems in eenzelfde apparaat geeft aanleidingen tot communicatiestoringen met betrekking tot RF-interferentie zijn in de onderhavige uitvinding verbeteringen doorgevoerd. Zo worden de uitstralingsvelden van de verschillende RF-modems orthogonaal uitgevoerd. Hierdoor wordt de directe instraling van RF-signalen binnen hetzelfde apparaat geminimaliseerd. De orthogonaliteit van de stralingsvelden wordt bereikt door verschillende antennes te combineren binnen hetzelfde apparaat en ze correct te aligneren ten opzichte van elkaar. In de onderhavige uitvinding wordt bijvoorbeeld gewerkt met een Printed Circuit Board helix antenne die een uitstralingspatroon heeft die in het vlak van het Printed Circuit Board, en een Printed Circuit Board ring antenne die een uitstralingspatroon heeft loodrecht op het vlak van het Printed Circuit Board.Because the use of multiple RF modems in one and the same device provides reasons for communication interference with respect to RF interference, improvements have been made in the present invention. For example, the radiation fields of the various RF modems are orthogonal. This minimizes the direct irradiation of RF signals within the same device. The orthogonality of the radiation fields is achieved by combining different antennas within the same device and aligning them correctly with respect to each other. In the present invention, for example, a Printed Circuit Board helix antenna is used that has a radiation pattern that is in the plane of the Printed Circuit Board, and a Printed Circuit Board ring antenna that has a radiation pattern perpendicular to the plane of the Printed Circuit Board.

BE2017/0154BE2017 / 0154

De onderhavige uitvinding bevat een nieuwe combinatie van meetsystemen voor het monitoren van de energiestromen voor het gebruik in gebouwen, gebouwencomplexen of industriële sites. Hierbij is de samenstelling geoptimaliseerd om de consumptie van elektriciteit, gas en thermische energie, die in functie van de referentietemperatuur in de omgeving gekenmerkt wordt als warmte of koude, te meten. De decentraal opgestelde sensoren in de onderhavige uitvinding, en bij uitbreiding de centrale datacoliectiesystemen, omvatten hiervoor de volgende componenten die lokale fysische stromen of signalen omzetten in een digitale representatie:The present invention comprises a new combination of measuring systems for monitoring the energy flows for use in buildings, building complexes or industrial sites. Here the composition is optimized to measure the consumption of electricity, gas and thermal energy, which is characterized as heat or cold as a function of the reference temperature in the environment. The decentralized sensors in the present invention, and by extension the central data coordination systems, comprise the following components for this that convert local physical currents or signals into a digital representation:

(1) Tenminste één pulsmeter die over een bepaalde tijdsperiode de aanwezigheid van elektrische pulsen meet, bij voorkeur worden de elektrische pulsen gevormd door een elektrische spanning van minimaal 9 volt en maximaal 30 volt. De pulsmeter wordt verder gekenmerkt door een beperkt energieverbruik van maximaal 0,1 ampère en gemiddeld 0,001 ampère.(1) At least one pulse meter which measures the presence of electric pulses over a certain period of time, preferably the electric pulses are formed by an electric voltage of at least 9 volts and at most 30 volts. The pulse meter is further characterized by a limited energy consumption of a maximum of 0.1 amps and an average of 0.001 amps.

(2) Tenminste één digitale ingang die de aanwezigheid van een binair signaal kan detecteren, bij voorkeur wordt het binair signaal gevormd door een elektrisch spanning van maximaal(2) At least one digital input capable of detecting the presence of a binary signal, preferably the binary signal is formed by an electrical voltage of at most

3,3 volt.3.3 volts.

(3) Tenminste één analoge Ingang die de aanwezigheid van een elektrisch signaal kan detecteren, het analoog signaal wordt gevormd door een elektrisch spanning van minimaal -0,5 volt en maximaal 10,5 volt of een elektrische stroom van minimaal 0,004 ampère en maximaal 0,020 ampère. De digitale representatie omvat bij voorkeur 8 bits.(3) At least one analog Input capable of detecting the presence of an electrical signal, the analog signal is formed by an electrical voltage of at least -0.5 volts and at most 10.5 volts or an electric current of at least 0.004 amps and at most 0.020 ampere. The digital representation preferably comprises 8 bits.

(4) Tenminste één analoge uitgang, waarbij een elektrisch signaal gevormd wordt die een elektrische spanning van maximaal 24 volt kan leveren en een elektrische stroom van 0,5 ampère. Een toepassing binnen de onderhavige uitvinding van deze analoge uitgang is bijvoorbeeld het aansturen van een relais of het resetten van een apparaat of machine, (5) Tenminste één drukknop, waarbij een gebruiker een event kan triggeren in het apparaat. Hierbij Is het mogelijk om met dezelfde drukknop meerdere events te triggeren door de duurtijd waarmee de schakelaar wordt ingedrukt te variëren, zo kan eenzelfde drukknop gebruikt worden om de batterijstatus te controleren of de werking van de RF-modem te testen.(4) At least one analog output, wherein an electrical signal is formed that can supply an electrical voltage of up to 24 volts and an electrical current of 0.5 amperes. An application of this analog output within the present invention is, for example, controlling a relay or resetting a device or machine. (5) At least one push button, whereby a user can trigger an event in the device. It is possible to trigger multiple events with the same push button by varying the duration that the switch is pressed, so the same push button can be used to check the battery status or test the functioning of the RF modem.

(6) Tenminste één temperatuursensor om de omgevingstemperatuur te meten en deze om te zetten in een binaire representatie.(6) At least one temperature sensor to measure the ambient temperature and convert it into a binary representation.

(7) Tenminste één vochtigheidssensor om de vochtigheid in de omgeving te meten en deze om te zetten in een binaire representatie.(7) At least one humidity sensor to measure the humidity in the environment and to convert it into a binary representation.

BE2017/0154 De decentrale sensoren en de datacollectiesystemen in de onderhavige uitvinding dienen voorzien te worden van een interne of externe voedingsbron. De kwaliteit van de metingen van de decentrale sensoren neemt toe als de installatie-locatie vrij kan gekozen worden. Wanneer er een externe voedingsbron wordt gebruikt dan neemt het aantal ruimtes en locaties waar de decentrale sensor kan geïnstalleerd worden af, omdat het aantal ruimtes waar geen voedingspunt aanwezig is, bijvoorbeeld op grote hoogtes of in ruimtes met explosiegevaar, niet langer in aanmerking komen. Bovendien vraagt de externe voedingsbron extra inspanningen tijdens en na de installatie, bijvoorbeeld voor het installeren van een voedingspunt.BE2017 / 0154 The decentralized sensors and the data collection systems in the present invention must be provided with an internal or external power supply. The quality of the measurements of the decentralized sensors increases if the installation location can be chosen freely. When an external power source is used, the number of spaces and locations where the decentralized sensor can be installed decreases, because the number of spaces where no power point is present, for example at high altitudes or in potentially explosive atmospheres, is no longer eligible. Moreover, the external power source requires extra efforts during and after installation, for example for installing a power point.

Daarom bevatten de decentrale sensoren in de onderhavige uitvinding technieken om het energiegebruik dermate te reduceren dat een interne batterij, bijvoorbeeld een lithium batterij met een capaciteit van minimum 2,6 Ah en bij voorkeur 5,2 Ah, kan gebruikt worden als vervanging van een externe voeding voor een periode van minimaal één jaar.Therefore, the decentralized sensors in the present invention include techniques to reduce energy consumption to such an extent that an internal battery, for example a lithium battery with a capacity of at least 2.6 Ah and preferably 5.2 Ah, can be used as a replacement for an external nutrition for a period of at least one year.

Hiervoor wordt het actief gebruik van de decentrale sensoren beperkt tot vaste ogenblikken over de levensduur. Hierbij wordt de activiteit van de decentrale sensoren tot een minimum herleidt zodat de sensor zichzelf kan activeren op het volgende vooraf bepaalde periode van activiteit. Hiertoe worden de verschillende onderdelen van de decentrale sensoren, zoals bijvoorbeeld de RF-modem, de NFC-chlp, de microprocessor ..., geheel of gedeeltelijk gedeactiveerd,For this purpose, the active use of the decentralized sensors is limited to fixed moments over the lifetime. Hereby the activity of the decentralized sensors is reduced to a minimum so that the sensor can activate itself at the next predetermined period of activity. To this end, the various components of the decentralized sensors, such as, for example, the RF modem, the NFC chlp, the microprocessor ..., are fully or partially deactivated,

De antenne van de tweede breedbandige modem, in de onderhavige uitvinding wordt een NFC-antenne gebruikt, heeft een ontwerp die de tijd die een derde persoon nodig heeft voor het beheer, configuratie en onderhoud van het apparaat te verminderen. Hiervoor wordt in de onderhavige uitvinding het stralingspatroon van de NFC-antenne aangepast aan het normaal gebruik van de sensoren. Hierbij wordt het actieve stralingsoppervlak van de NFC-antenne fysiek getuned op basis van de te verwachten afstand tussen de antenne in de behuizing van de sensor of het datacollectiesysteem, en de antenne in het extern toestel, bij normaal gebruik van de apparatuur, door een externe gebruiker. Hierbij zal de gebruiker op een toegankelijke wijze een extern apparaat dicht van de betrokken sensor kunnen positioneren om het beheer, configuratie en onderhoud uit te voeren. In de onderhavige uitvinding is het mogelijk om dit te realiseren wanneer de sensor zich op een moeilijk te bereiken positie bevindt, zoals bijvoorbeeld op grote hoogte, met het behoud van de beschermingsgraad van de sensor, zoals bijvoorbeeld op het vlak van stof en vochtigheid, omdat er geen opening vereist wordt om toegang te verkrijgen tot het apparaat. Hierbij kan de gebruiker bijvoorbeeld een smartphoneThe antenna of the second broadband modem, an NFC antenna used in the present invention, has a design that reduces the time that a third person needs to manage, configure and maintain the device. For this purpose, the radiation pattern of the NFC antenna is adapted to the normal use of the sensors in the present invention. Hereby the active radiation surface of the NFC antenna is physically tuned based on the expected distance between the antenna in the housing of the sensor or the data collection system, and the antenna in the external device, under normal use of the equipment, by an external user. The user will be able to position an external device close to the sensor concerned in an accessible manner in order to perform management, configuration and maintenance. In the present invention, it is possible to realize this when the sensor is in a position that is difficult to reach, such as, for example, at a great height, while maintaining the degree of protection of the sensor, such as, for example, in the area of dust and humidity, because no opening is required to access the device. The user can, for example, use a smartphone

BE2017/0154 of gsm gebruiken die uitgerust is met een NFC-systeem om de decentrale sensor te configureren.Use BE2017 / 0154 or GSM equipped with an NFC system to configure the decentralized sensor.

Het gebruik van een NFC-oplossing maakt het mogeiijk om het beheer, configuratie en onderhoud van de sensor uit te voeren in de afwezigheid van een energiebron in de sensor, zoals bijvoorbeeld bij de initiële productie van de sensor of wanneer de interne batterij van de sensor niet langer energie kan leveren. Hierbij wordt er door de NFC-oplossing draadloos een beperkte hoeveelheid energie overgebracht naar de sensor die toelaat om de betrokken componenten in de sensor te voeden zodat deze kortstondig kunnen functioneren. Hierdoor wordt de productietijd en de interventietijd door derden gedurende de levensduur van de sensor verder gereduceerd. De wijzigingen die in deze toestand aangebracht worden kunnen ook permanent van aard zijn.The use of an NFC solution makes it possible to perform the management, configuration and maintenance of the sensor in the absence of an energy source in the sensor, such as for example during the initial production of the sensor or when the sensor's internal battery can no longer provide energy. The NFC solution wirelessly transfers a limited amount of energy to the sensor that allows the components in the sensor to be fed so that they can function for a short time. As a result, the production time and the intervention time by third parties are further reduced during the lifetime of the sensor. The changes made to this state can also be permanent in nature.

De onderhavige uitvinding laat ook toe om de Installatietijd van de fysieke uitvoering van de decentrale sensoren op een punt in, op of rond een gebouw, gebouwcomplex of industrieel proces te verminderen. De fysieke uitvoering wordt hiervoor voorzien van een oppervlak, geïntegreerd In het ontwerp of aangebracht met behulp van een verbindingsmechanisme, die bij contact met de definitieve locatie leidt tot een definitieve of tijdelijke vasthechting aan deze definitieve locatie, waarbij de definitieve locatie mogelijks dient voorbehandeld te worden. Bijvoorbeeld kan door middel van een lijm een klittenband aangebracht worden aan de decentrale sensor, waarbij de complementaire klittenband ook aangebracht Is aan de muur door middel van een lijm, nagels of schroeven. Hierbij kan in een korte tijd de decentrale sensor vastgehecht worden aan de definitieve locatie en desgewenst verwijderd worden, bijvoorbeeld voor het vervangen van de interne batterij.The present invention also makes it possible to reduce the Installation time of the physical implementation of the decentralized sensors at a point in, on or around a building, building complex or industrial process. For this, the physical version is provided with a surface, integrated in the design or applied with the aid of a connecting mechanism, which on contact with the final location leads to a definitive or temporary attachment to this final location, whereby the final location may need to be pre-treated. . For example, a Velcro tape can be applied to the decentralized sensor by means of an adhesive, the complementary Velcro tape also being applied to the wall by means of an adhesive, nails or screws. The decentralized sensor can be attached to the final location in a short time and, if desired, removed, for example for replacing the internal battery.

In de onderhavige uitvinding is de link tussen de centrale datacollectiesystemen en het centraal dataverwerkingssysteem breedbandig. Dit communicatiepad is geconnecteerd met het internet waarbij alle communicatie plaatsvindt zonder gebruik te maken van de beschikbare connecties met het internet binnen het gebouw, gebouwencomplex of industrieel proces. Hiervoor wordt een eigen breedbandige verbinding opgezet onafhankelijk van de bestaande infrastructuur, bijvoorbeeld door gebruikt te maken van een GPRS/3G/4G/5G/LTE ... verbinding. Hierdoor dient er geen herconfïguratie van de bestaande systemen of netwerkapparatuur plaats te vinden, bijvoorbeeld van routers en firewalls. In de praktijk blijkt het niet evident te zijn om verbindingen op bestaande systemen of netwerkapparatuur op lange termijn in stand te houden omdat ze vaak ingeschat worden als potentiële veiligheidsrisico's voor de bestaande systemen en daarom afgesloten worden.In the present invention, the link between the central data collection systems and the central data processing system is broadband. This communication path is connected to the internet whereby all communication takes place without using the available connections with the internet within the building, building complex or industrial process. For this purpose, a private broadband connection is set up independently of the existing infrastructure, for example by using a GPRS / 3G / 4G / 5G / LTE ... connection. As a result, there is no need to reconfigure existing systems or network equipment, such as routers and firewalls. In practice, it appears to be unclear to maintain connections on existing systems or network equipment in the long term because they are often estimated as potential security risks for the existing systems and are therefore closed.

BE2017/0154BE2017 / 0154

In de onderhavige uitvinding bestaat de praktische uitvoering van de decentrale sensoren het datacollectiesysteem uit een meerdelige behuizing die de elektronica bevat. De meerdelige behuizing bestaat bij voorkeur uit twee delen, in een niet geleidende uitvoering die in grote mate transparant is voor elektromagnetische straling tot 5 Ghz en magnetische velden. Tussen de delen van de meerdelige behuizing wordt een rubber aangebracht met als doel om de binnenkant van de behuizing af te sluiten van de omgeving. De elektronica wordt ondergebracht in de behuizing samen met de batterij. De behuizing is voorzien van patroonmatige verdunningen van de behuizing die toelaten om op een gecontroleerde manier openlngen in de behuizing te maken, deze openingen kunnen gebruikt worden voor bijvoorbeeld een externe voedingsbron of datasignaalkabel te bevestigen aan de elektronica of om de temperatuur van de elektronica te laten dalen door ventilatie.In the present invention, the practical implementation of the decentralized sensors and the data collection system consists of a multi-part housing containing the electronics. The multi-part housing preferably consists of two parts, in a non-conductive embodiment that is largely transparent to electromagnetic radiation up to 5 GHz and magnetic fields. A rubber is applied between the parts of the multi-part housing for the purpose of sealing off the inside of the housing from the environment. The electronics are housed in the housing together with the battery. The housing is provided with patterned dilutions of the housing that allow to make openings in the housing in a controlled manner, these openings can be used for, for example, attaching an external power source or data signal cable to the electronics or to let the temperature of the electronics decrease through ventilation.

In de onderhavige uitvinding kan er tijdens het productieproces gekozen worden uit meerdere antenne oplossingen, Hiervoor zijn er meerdere mogelijke fysieke antenne ontwerpen geïntegreerd in het ontwerp van de elektronica. De keuze voor het gewenste antenne ontwerp kan tijdens het productieproces geselecteerd worden. Hierbij wordt de elektronische werking van de ongewenste fysieke RF-paden geëlimineerd door een aangepaste keuze van de elektronische componenten en de montage ervan op het ontwerp. Hierbij wordt op de RF-interconnectie gebruik gemaakt van een RF-kortsluiting om een antenne te elimineren of een RF-antennematch om met behulp van een antenne connector een externe antenne te activeren.In the present invention, several antenna solutions can be selected during the production process. For this purpose, several possible physical antenna designs have been integrated into the design of the electronics. The choice for the desired antenna design can be selected during the production process. Hereby the electronic operation of the unwanted physical RF paths is eliminated by an adapted choice of the electronic components and their mounting on the design. For this purpose, an RF short circuit is used on the RF interconnection to eliminate an antenna or an RF antenna match to activate an external antenna using an antenna connector.

BE2017/0154BE2017 / 0154

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

FIG. 1 toont een voorbeeld van het draadloos systeem (100) met één centraal datacollectiesysteem (120) en meerdere decentrale sensoren (110a, 110b ...), die instaan voor de monitoring van energiestromen in de onderhavige uitvinding,FIG. 1 shows an example of the wireless system (100) with one central data collection system (120) and several decentralized sensors (110a, 110b ...), which are responsible for monitoring energy flows in the present invention,

FIG. 2 toont een voorbeeld van een gebouw (200) met meerdere centrale datacollectiesystemen (220a en 220b) en meerdere decentrale sensoren (220a, 220b, 220c, 220d, 220e), De decentrale sensoren kunnen zich in het gebouw (220a, 220b, 220c, 220d) of in de onmiddellijke nabijheid van het gebouw bevinden (220e).FIG. 2 shows an example of a building (200) with several central data collection systems (220a and 220b) and several decentralized sensors (220a, 220b, 220c, 220d, 220e). The decentralized sensors can be located in the building (220a, 220b, 220c, 220d) or in the immediate vicinity of the building (220e).

FIG. 3 toont een voorbeeld van de RF-frequentieallocatle doorheen de tijd van een systeem met drie decentrale sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsvenster toegewezen heeft.FIG. 3 shows an example of the RF frequency allocation throughout the time of a system with three decentralized sensors where each sensor has assigned a periodic time window.

FIG. 4 toont een voorbeeld van RF- frequentieallocatie doorheen de tijd van een systeem met vijf decentrale sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsvenster toegewezen heeft gekregen.FIG. 4 shows an example of RF frequency allocation throughout the time of a system with five decentralized sensors where each sensor has been assigned a periodic time window.

FIG. 5 toont een voorbeeld van RF- frequentieallocatie doorheen de tijd van een systeem met decentraie sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsslot toegewezen heeft gekregen. Een van de sensoren vertoont een afwijking (510) van de interne klok ten opzichte van de andere sensoren.FIG. 5 shows an example of RF frequency allocation throughout the time of a decentralized sensor system where each sensor has been assigned a periodic time slot. One of the sensors has a deviation (510) of the internal clock from the other sensors.

FIG. 6 de behuizing van de decentrale sensoren wordt beschermd tegen indringing van vocht, stof en gassen door een flexibel rubberen element 600b die de opening tussen de overige delen van de behuizing, 600a en 600c, volledig afsluit.FIG. 6 the housing of the decentralized sensors is protected against the ingress of moisture, dust and gases by a flexible rubber element 600b that completely closes the gap between the other parts of the housing, 600a and 600c.

FIG. 7 de decentrale sensoren zijn voorzien van meerdere RF-modems (700a). De stralingspatronen (700c en 700e) van de antennes (700b en 700d) zijn zo georiënteerd dat deze maximaal een orthogonale positie ten opzichte van elkaar innemen.FIG. 7 the decentralized sensors are equipped with several RF modems (700a). The radiation patterns (700c and 700e) of the antennas (700b and 700d) are oriented in such a way that they take up an orthogonal position with respect to each other.

Beschrijving van de tekeningenDescription of the drawings

FIG. 1 toont een voorbeeld van het draadloos systeem (100). Hierbij zijn er meerdere decentrale sensoren aanwezig (110a, 110b, ..,). Deze decentrale sensoren zijn voorzien van elektronica om een RF-modem en sensoren aan te sturen. Elke decentraie sensor bevat meetsensoren die fysische grootheden meten, gerelateerd aan de te monitorenFIG. 1 shows an example of the wireless system (100). There are several decentralized sensors present (110a, 110b, ..,). These decentralized sensors are equipped with electronics to control an RF modem and sensors. Each decentraie sensor contains measurement sensors that measure physical quantities related to the monitors

BE2017/0154 energiestromen. Deze metingen worden door de RF-modem overgebracht naar minstens één centraal datacollectiesysteem (120) waarbij de draadloze verbindingen uitgebaat worden in sternetwerk. Er kunnen meerdere centrale datacoliectiesystemen aanwezig zijn in het systeem. Bovendien kan data, afkomstig van een decentrale sensor, ontvangen worden door meerdere centrale datacoliectiesystemen op hetzelfde ogenblik. De decentrale datacoliectiesystemen sturen deze data door naar een centraal dataverwerkingssysteem (130) waar de data van alle decentrale sensoren (110a, 110b, ...) verwerkt worden.BE2017 / 0154 energy flows. These measurements are transferred by the RF modem to at least one central data collection system (120) where the wireless connections are operated in star network. There may be several central data coordination systems in the system. In addition, data from a decentralized sensor can be received by multiple central data coordination systems at the same time. The decentralized data coordination systems send this data to a central data processing system (130) where the data from all decentralized sensors (110a, 110b, ...) are processed.

FIG. 2 toont een voorbeeld van een gebouw (200) met meerdere centrale datacoliectiesystemen (220a en 220b) en meerdere decentrale sensoren (220a, 220b, 220c, 220d, 220e). De pijlen geven aan welke decentrale sensor gekoppeld is met welk centraal datacollectiesysteem. Deze koppeling bepaalt welk centraal datacollectiesysteem communiceert met welke decentrale sensor, hierbij is het centraal systeem voorzien van mogelijkheden om de koppeling te wijzigen. De decentrale sensoren (220a, 220b, 220c, 220d, 220e) kunnen zich in het gebouw (220a, 220b, 220c, 220d) of in de onmiddellijke nabijheid van het gebouw bevinden (220e). Er is één centraal datacollectiesysteem (230f) aanwezig die de data afkomstig van alle decentrale sensoren (220a, 220b, 220c, 220d, 220e) verzamelt en verwerkt.FIG. 2 shows an example of a building (200) with a plurality of central data coordination systems (220a and 220b) and a plurality of decentralized sensors (220a, 220b, 220c, 220d, 220e). The arrows indicate which decentralized sensor is linked to which central data collection system. This link determines which central data collection system communicates with which decentralized sensor, the central system is provided with options for changing the link. The decentralized sensors (220a, 220b, 220c, 220d, 220e) can be located in the building (220a, 220b, 220c, 220d) or in the immediate vicinity of the building (220e). There is one central data collection system (230f) that collects and processes the data from all decentralized sensors (220a, 220b, 220c, 220d, 220e).

FIG. 3 toont een voorbeeld van de RF-frequentieallocatie doorheen de tijd van een systeem met drie decentrale sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsvenster toegewezen heeft. De periodieke tijdsvensters worden periodiek herhaald, zo zal tijdens een voorgaande periode, bestaande uit de tijdsvensters (la, 2a en 3a), de drie gekoppelde decentrale sensoren uitgelezen worden. In een volgende periode, bestaande uit de tijdsvensters (lb, 2b en 3b), zullen de drie gekoppelde decentrale sensoren opnieuw uitgelezen wordenFIG. 3 shows an example of the RF frequency allocation throughout the time of a system with three decentralized sensors where each sensor has assigned a periodic time window. The periodic time windows are repeated periodically, so during a previous period consisting of the time windows (1a, 2a and 3a), the three coupled decentralized sensors will be read out. In a subsequent period, consisting of the time windows (lb, 2b and 3b), the three coupled decentralized sensors will be read out again

FIG. 4 toont een voorbeeld van de RF- frequentieallocatie doorheen de tijd van een systeem met vijf decentrale sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsvenster toegewezen heeft. De periodieke tijdsvensters worden periodiek herhaald, zo zal tijdens een voorgaande periode, bestaande uit de tijdsvensters (la, 2a, 3a, 4a en 5a), de vijf gekoppelde decentrale sensoren uitgelezen worden. In een volgende periode, bestaande uit de tijdsvensters (lb, 2b, 3b, 4b en 5b), zullen de vijf gekoppelde decentrale sensoren opnieuw uitgelezen wordenFIG. 4 shows an example of the RF frequency allocation throughout the time of a system with five decentralized sensors where each sensor has assigned a periodic time window. The periodic time windows are repeated periodically, so during a previous period consisting of the time windows (1a, 2a, 3a, 4a and 5a), the five coupled decentralized sensors will be read out. In a subsequent period, consisting of the time windows (1b, 2b, 3b, 4b and 5b), the five coupled decentralized sensors will be read out again.

FIG. 5 toont een voorbeeld van RF- frequentieallocatie doorheen de tijd van een systeem met decentrale sensoren waarbij elke sensor een periodiek tijdsslot toegewezen heeft. Een van deFIG. 5 shows an example of RF frequency allocation throughout the time of a system with decentralized sensors where each sensor has assigned a periodic time slot. One of the

BE2017/0154 sensoren heeft een afwijking (510) van de interne klok ten opzichte van de andere sensoren. De sensoren versturen data met een vaste vertraging, bijvoorbeeld 500a, nadat het eerste ogenblik waarop de sensor beschikbaar wordt voor de betrokken sensor. Wanneer er een afwijking, bijvoorbeeld 510, gedetecteerd wordt dan wordt deze afwijking gecommuniceerd waarna een correctie doorgevoerd wordt met als doelstelling om de afwijking, bijvoorbeeld 510, te reduceren tot nul. Hierbij wordt de afwijking (510) vastgesteld als het tijdsverschil tussen een vooraf vastgelegde vaste vertraging (500a, 500b, 500c, 500d en 500e) en het ontvangen van de eerste bit door de RF-modem tijdens het versturen van een databericht (520a, 520b, 520c, 520d en 520e), waarbij de lengte van het databericht van variëren.BE2017 / 0154 sensors has a deviation (510) of the internal clock from the other sensors. The sensors send data with a fixed delay, for example 500a, after the first moment the sensor becomes available for the sensor concerned. When a deviation, for example 510, is detected, then this deviation is communicated, after which a correction is made with the objective of reducing the deviation, for example 510, to zero. Here, the deviation (510) is determined as the time difference between a predetermined fixed delay (500a, 500b, 500c, 500d and 500e) and the RF modem receiving the first bit while sending a data message (520a, 520b , 520c, 520d and 520e), the length of the data message varying from.

FIG. 6 de behuizing van de decentrale sensoren wordt beschermd tegen indringing van vocht, stof en gassen door een flexibel rubberen element (600b) die de opening tussen de overige delen van de behuizing (600a en 600c) volledig afsluit. Hierbij wordt er een mechanische druk uitgeoefend door de behuizing (600a en 600c) op het flexibel rubberen element (600b) waardoor deze vervormt en openingen en kleine oneffenheden afsluit.FIG. 6 the housing of the decentralized sensors is protected against the ingress of moisture, dust and gases by a flexible rubber element (600b) that completely closes the gap between the other parts of the housing (600a and 600c). A mechanical pressure is hereby exerted by the housing (600a and 600c) on the flexible rubber element (600b), as a result of which it deforms and closes openings and small irregularities.

FIG. 7 de decentrale sensoren zijn voorzien van meerdere RF-modems (700a). De stralingspatronen (700c en 700e) van de antennes (700b en 700d) zijn zo georiënteerd dat deze maximaal een orthogonale positie ten opzichte van elkaar innemen. Hierbij worden de respectievelijk elektrische en respectievelijke magnetische veldcomponenten afkomstig van de verschillende antennes (700b en 700d) orthogonaal uitgevoerd.FIG. 7 the decentralized sensors are equipped with several RF modems (700a). The radiation patterns (700c and 700e) of the antennas (700b and 700d) are oriented in such a way that they take up an orthogonal position with respect to each other. Hereby the respective electrical and respective magnetic field components from the different antennas (700b and 700d) are orthogonal.

Claims

Conclusions

A wireless system for monitoring energy flows in buildings, building complexes or industrial processes, comprising: at least one decentralized sensor and at least one centrally arranged data collection system operating in a star network topology; characterized in that the wireless data transmission is provided with a communication protocol that distributes the available bandwidth of the radio spectrum over the decentralized sensors by the centrally arranged data collection systems, wherein the distribution takes place by limiting the use of the radio spectrum to each decentralized sensor to a periodic time window, wherein the length of the time window varies depending on the number of decentralized sensors and the available bandwidth in the radio spectrum.

A wireless system according to the preceding claim 1, wherein the lengths of the periodic time windows of each decentralized sensor can change, wherein the lengths become longer or shorter, characterized in that this occurs as a result of a respective decrease or increase in the number of decentralized sensors installed or respective decrease or increase in the available bandwidth in the radio spectrum or a combination of the previous events.

A wireless system according to the preceding claim 2, wherein the current lengths of the allocated periodic time windows for the decentralized sensors can evolve to a next state wherein the lengths of the allocated time windows are changed, characterized in that the evolution from one state to the next state organized so that the system remains operative, without falling back on a fixed reference state and where the reorganization is organized by the centrally located data collection systems that communicate the changes in the lengths of the time windows to each decentralized sensor.

A wireless system according to the preceding claim 3 wherein an internal clock of the arranged decentralized sensors is adjusted, characterized in that the adjustment of this internal clock immediately leads to the correct use of the radio spectrum, as was intended in the following state, which characterized by modified time windows relative to the initial state.

A wireless system according to the preceding claims, wherein the decentralized sensors ^017/0154 for monitoring energy ^consumption in buildings or industrial sites comprises at least one of each components from the following list: an electronic digital pulse meter, an electronic analog input for voltage measurements , an electronic analog input for current measurements, a binary digital input, an electronic output suitable for controlling a relay, a pressure switch, a temperature sensor, a humidity sensor and a CO2 sensor.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the monitoring of the energy flows primarily focuses on the use in buildings, building complexes or industrial sites, characterized in that the system focuses on measuring the consumption of electricity, gas and thermal energy, which is characterized as heat or cold as a function of the reference temperature in the environment.

A wireless system according to the preceding claim 6, wherein the monitoring additionally focuses on the consumption of water in buildings, building complexes or industrial sites.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors and the central data collection systems are used for monitoring signals in a building or industrial process that focus on, for example: the state of infrastructure, devices or machines.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors and the centrally arranged data collection systems are provided with a unique identification number consisting of bits, characterized in that the unique identification number is composed on the basis of other identification numbers that are present as standard in the electronic components of the sensors installed and the centrally located data collection systems.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein a second wireless communication path is provided on decentralized sensors and the centrally arranged data collection systems, characterized in that the communication distance is limited to a maximum of 10 centimeters.

A wireless system according to claim 10, wherein communication with the decentralized sensors and central data collection ^systems can be communicated at any time, characterized in that this can also happen without an energy source present, the energy present in the near-field communication solution is sufficient to communicate with the decentralized sensors and central data collection systems and to permanently configure these via this communication path.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein a communication path is provided that is connected to the internet, characterized in that all communication takes place without using the available network equipment that provides connections to the internet within the building, building complex or industrial process.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the relative time differences in the clock systems of the decentralized sensors and the central data collection systems are limited by active management, characterized in that the moments at which the communication is started are used in the radio spectrum to: to reduce these relative time differences on the basis of a comparison with the known delays within the communication protocol.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein for each decentralized sensor and for each centrally arranged data collection system, RF interference between the different RF modems per device is avoided, characterized in that this is done by the RF radiation patterns of the antennas position orthogonally to each other in each device.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein in the decentralized sensors the radiation pattern of the near-field communication antenna is optimized in function of the normal use of the decentralized sensors by an external user, characterized in that the active radiation surface of the near-field communication antenna is physically tuned based on the expected distance between the antenna in the housing of the sensor or the data collection system, and the antenna in the external device, under normal use of the equipment, by an external user .

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentfeffeft ^017/0154 sensors and the centrally arranged data collection systems are equipped with one antenna design that allows to arrive at multiple variations of the applied physical antenna design, characterized in that the electronic operation of the unwanted variations of the possible physical antenna designs are eliminated by an appropriate choice of the electronic components and the mounting of these electronic components on the design, the elimination being done by shorting these unwanted alternative RF paths.

A wireless system according to claim 16, wherein the elimination of the unwanted RF paths is realized by placing the placement of the electronic components on the flat printed circuit board on one side or the other side of the horizontal plane.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors and the centrally arranged data collection systems communicate wirelessly using the radio spectrum, characterized in that the RF signals have a carrier frequency between 863 and 870 MHz with including these limits, where a limitation may be applied where the RF signals have a carrier frequency between 867 and 869 MHz.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors are characterized by a measuring device for collecting data and an RF modem for distributing the data to a central data processing system where the use of the RF modem is adapted to provide data to the central data processing system with minimal energy, characterized in that this is done by temporarily switching off the modem or using a modulation with a higher bandwidth, to reduce the transmission time per data bit, or to reduce the transmission power or a combination of the foregoing elements.

A wireless system according to claim 19, wherein the decentrally arranged sensors measure the remaining available energy in the battery and communicate this to a centrally arranged data collection system, characterized in that the frequency with which this is communicated is limited to a minority of the data messages.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the wired ^017/0154 communication protocol increases the available bandwidth, characterized in that use is made of information ^parameters over the physical RF path, using at least one of the following parameters: the measured signal strength, the received relative signal strength indicator, the signal to noise ratio and the success rate of previous communication attempts.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the installation time of the physical implementation of the decentrally arranged sensors is shortened by the use of adapted hardware, characterized in that a Velcro strip is arranged at the height of the housing of the sensors, with the purpose of positioning the sensor by pressing the sensor on a second, already placed, complementary Velcro.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the sheaths of the decentrally arranged sensors and the centrally arranged data collection systems can offer a higher International Protection (rating) or degree of protection, characterized in that this is done by initially reducing the number of openings to zero.

A wireless system according to claim 23 wherein any openings can be made by removing part of the casing in a controlled manner, by exerting a force on specific surfaces on the housing where a pattern was previously applied causing these surfaces to peel off at a smaller applied force compared to the rest of the housing.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors and the centrally arranged data collection systems use a real-time clock, characterized in that it is used by the internal controller to provide the data from the sensors of a time stamp.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors and the centrally arranged data collection systems use an RF circuit which stabilizes the carrier wave frequency, characterized in that the physical embodiment uses a crystal oscillator for this purpose.

27. A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decent! ^017/0154 sensors have a housing that is sealed from the outside environment by a rubber element that is flexible and compressible, characterized in that a permanent pressure is exerted on it by the housing at

5 closing the housing, wherein the rubber element completely closes off the space between the parts of the housing, thereby preventing the penetration of moisture, dust and gases.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors are provided with the possibility of being based on external

10 signals to detect an event and send a message immediately.

A wireless system according to any one of the preceding claims, wherein the decentrally arranged sensors comprise a battery, characterized in that this housing can be opened after closing it to replace the battery.