DISPOSITIVO INTELIGENTE DE ALERTA SÍSMICA.

Dispositivo inteligente de alerta sísmica y de fuego en estructuras, que en caso de evento de sismo cumple la función de alertar previamente, definir las rutas de evacuación y diagnosticar la estructura. Está compuesto por dos módulos: un módulo centro de procesamiento

(1) y un módulo de sensado y transmisión (2). El módulo centro de procesamiento (1) está compuesto por tres secciones: fuente de alimentación solar, sensor de aceleración y su procesamiento, y procesamiento de la información y transmisión de datos. El módulo de sensado y transmisión (2) está compuesto por dos secciones: fuente de alimentación solar y sensor de aceleración y su procesamiento. El dispositivo se configura mediante una red de módulos de sensado interconectados inalámbricamente, los cuales son de dos tipos de sensores, unos para fuego y/o gas y otros acelerómetros, siendo estos últimos sensibles a movimientos sísmicos e inclinaciones.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2013/060142.

Solicitante: UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA.

Nacionalidad solicitante: Colombia.

Dirección: Carrera 11 No. 101-80 BOGOTA COLOMBIA.

Inventor/es: GONZALEZ PEÑUELA,Giovanni, RUBIANO FONSECA,Astrid, CARRILLO LEON,Wilmer Julian.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > GEOFISICA; MEDIDA DE LA GRAVITACION; DETECCION DE... > Sismología; Prospección o detección sísmica o... > G01V1/22 (Transmisión de las señales sísmicas a los aparatos de registro o de tratamiento)
  • SECCION G — FISICA > SEÑALIZACION > SISTEMAS DE SEÑALIZACION O DE LLAMADA; TRANSMISORES... > Alarmas que reaccionan a una sola condición especificada,... > G08B21/10 (que reaccionan ante sucesos catastróficos, p. ej. tornados, terremotos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > GEOFISICA; MEDIDA DE LA GRAVITACION; DETECCION DE... > Sismología; Prospección o detección sísmica o... > G01V1/18 (Elementos receptores, p. ej. sismógrafos, geófonos)
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DISPOSITIVO INTELIGENTE DE ALERTA SÍSMICA.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo inteligente de alerta sísmica

CAMPO TECNOLÓGICO 5

La presente invención se relaciona con un dispositivo inteligente de alerta sísmica, el cual en caso de evento de sismo, cumple la función de alertar previamente, comparar parámetros máximos aceptables de aceleración, desplazamiento y/o inclinación, en tiempo real y en consecuencia determinar si es necesario evacuar o no. Como función final es diagnosticar la 10 estructura e informar si los parámetros de aceleración o desplazamiento fueron superados. Lo constituye dos módulos: un módulo centro de procesamiento y un módulo de sensado y transmisión. Se configura mediante una red de módulos de sensado y transmisión interconectados inalámbricamente, compuestos por sensores que pueden ser de dos tipos: gas y acelerómetros, estos últimos son sensibles a movimientos sísmicos e inclinaciones, se 15 entiende que pueden estar presente uno dos o los tres sensores dentro del módulo de centro de procesamiento y/o en el módulo de sensado y transmisión.

La fuente de alimentación solar, provee de energía a los sensores anteriormente mencionados, se obtiene de fotoceldas, que mediante un circuito regulador de corriente y voltaje, controla la 20 carga de la batería.

Cuando ocurre un sismo, este genera diferentes tipos de onda; una de ellas superficial (onda S) , que es destructora, y otra onda longitudinal (onda P) , más veloz que la anterior. El dispositivo aprovecha esta diferencia de tiempo en la llegada para alertar a los ocupantes que 25 va a ocurrir un evento sísmico y debe salvaguardarse (ejemplo en el triángulo de la vida) . Una vez ocurrido el sismo, el dispositivo detecta el daño sufrido por la estructura y detecta si hubo fuego asociado al sismo. Posterior al sismo, evalúa si los desplazamientos presentados están por encima de los de diseño ó los máximos estimados a criterio, informando si la estructura requiere ser evacuada, evaluada ó ninguna atención por parte de ingenieros especialistas. El 30 sistema puede también utilizarse para tsunamis.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el estado de la técnica, existen sistemas de detección sísmica para llevar a cabo una alerta 35 previa, pero ninguno de ellos, diagnostica la estructura conforme a unos parámetros máximos establecidos, ni se ajustan automáticamente conforme a la degradación de la rigidez de la estructura. Los pocos que existen, cuentan con sistemas bastante complejos y costosos, así como que ninguno de ellos informa si la estructura requiere ser evacuada, evaluada o ninguna atención por parte de ingenieros especialistas. Tampoco toman la decisión, si es necesaria la 40 evacuación o deben permanecer en su sitio por considerarlo un lugar seguro.

En este sentido, el documento US4628299 se refiere a un método para proveer una alarma temprana sobre la futura ocurrencia de un terremoto que comprende los siguientes pasos: Medir inicialmente la intensidad de campo de una señal de radio-difusión en una localización 45 separada del lugar de transmisión de dicha señal y entregar una indicación humanamente sensible en caso de que la intensidad de campo de dicha señal disminuya más allá de un valor predeterminado anteriormente. En este caso la señal de una estación es monitoreada periódicamente.

De otra parte, el documento US591 0763 divulga un sistema que provee una alerta a una población específica de un terremoto, antes de que lleguen los movimientos del suelo típicamente asociados a este tipo de desastres naturales.

Utiliza varias estaciones locales, equipadas con detectores de movimiento y microprocesadores diseñados para casi instantáneamente dar un perfil del movimiento de suelo a un sitio central de procesamiento el cual recibe en conjunto señales similares desde varios sitios. Una instrucción de advertencia es entonces transmitida de vuelta a todos los sitios de detección locales para iniciar la transmisión de advertencias a las áreas locales de la población general. 5

Otro documento en el estado del arte relacionado con este tipo de tecnología, es la patente US6392538, este documento presenta un sistema de seguridad que responde a la notificación enviada inalámbricamente para informar a un usuario, que tome acciones de protección en situaciones como terremotos. El sistema está compuesto por: Un sensor de terremoto el cual 10 detecta dicha condición, una oficina central, un enlace de comunicaciones y un transmisor quienes notifican a la oficina central.

Sin embargo, esta invención presenta desventajas que se basan en que el sistema es de alto costo, debido a la infraestructura requerida. Para lo anterior; es necesario crear una red 15 sismológica que depende de las características tectónicas de la zona que se quiere cubrir. Además, no tiene en cuenta las características estáticas y dinámicas de cada edificación. Este sistema de alarma trata como un conjunto de edificaciones por zonas y todas por igual, independientemente de los materiales con que fue construido, distribución de la masa en la edificación. Tampoco tiene en cuenta sistemas de alerta durante el evento y diagnóstico 20 posterior de la estructura al evento.

Adicional a los documentos anteriores, se tiene la patente US6731220, que relaciona específicamente un método de resolución de fuertes movimientos y un dispositivo que puede usar los datos registrados de terremotos en todos los lugares del mundo, para analizar la forma 25 de onda de las fuertes agitaciones para obtener los parámetros característicos de los mismos. El método de acuerdo a la invención es el siguiente: Calcular y analizar cada clase de parámetro característico de un terremoto en un marco de tiempo preestablecido. El dispositivo usa un módulo de batería, módulo de sensor de aceleración e inclinación, módulo de micro controlador, módulo de salida de alarma y módulo de visualización de estado. Esta invención 30 se utiliza específicamente para analizar los parámetros característicos de un sismo, sin embargo no involucra aspectos como la respuesta de la estructura al sismo ni el diagnóstico de la misma.

De otra parte, el documento US7598884, describe un sistema de alarma sísmica que 35 comprende dos o más sensores para detectar señales de movimiento y los elementos de procesamiento electrónico de la señal para analizarlas. De acuerdo a la invención, el sistema tiene al menos dos unidades de detección, cada una comprendiendo un sensor de choque y los elementos electrónicos de análisis, configurados de tal manera que ellos detecten las ondas primarias de los terremotos usando señales de los sensores de choque. 40

Las unidades de detección monitorean las ondas primarias para observar si su intensidad supera un valor predeterminado. Entre las dos unidades del sistema se tiene una alarma configurada la cual se activará una vez se comparen las variables características y los valores predeterminados, si estos valores coinciden, se confirma así una onda primaria. 45

Considerando la información anterior; es evidente que existe en el estado de la técnica la necesidad de diseñar e implementar un sistema de alarma de sismos inteligente específico para las características estáticas y dinámicas de cada edificación en particular y que sea capaz de detectar el sismo, realizar no solo el aviso de alarma previa, sino que igualmente pueda 50 analizar la capacidad estructural del edificio y dar indicaciones de evacuación de acuerdo con la respuesta y condiciones estructurales después del sismo. Cabe anotar que los documentos anteriormente mencionados se dirigen a la cuantificación del sismo más no de la respuesta de la estructura.

Además de las ventajas de manipulación y adaptación a cualquier tipo de estructura civil, el dispositivo se caracteriza...

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo inteligente de alerta sísmica, caracterizado porque comprende:

Un módulo de centro de procesamiento (1) Y un módulo de sensado y transmisión (2) , en 5 donde el módulo de centro de procesamiento (1) está compuesto por tres secciones: fuente de alimentación solar (A) , sensor de aceleración y su procesamiento (B) , y procesamiento de la información y transmisión de datos (C) y porque el módulo centro de procesamiento (1) y el módulo de sensado y transmisión (2) están contenidas en diferentes cajas.

2. El dispositivo inteligente de alerta sísmica de la reivindicación 1, caracterizado porque la sección de la fuente de alimentación solar (A) está compuesto por un panel de celdas solares (A') , un circuito de carga (A") , y una batería (A"') y la sección de sensado de aceleración y su procesamiento (B) contiene un sensor (13) que mide variaciones en aceleración e inclinación en los tres ejes principales, un microcontrolador (14) que procesa las señales entregadas por el 15 sensor y un elemento de envío de información que comprende un dispositivo (15) que se encarga de enviar la información inalámbrica al elemento (16) ubicado en la sección (C) que corresponde al procesamiento de la información y transmisión de datos.

3. El dispositivo inteligente de alerta sísmica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado 20 porque el elemento (16) es un dispositivo similar al dispositivo (15) que se diferencia en que únicamente recibe información emitida inalámbricamente por el dispositivo (15) localizado bien sea dentro del módulo de centro de procesamiento (1) o en el módulo de sensado y transmisión (2) .

4. El dispositivo inteligente de alerta sísmica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de sensado y transmisión (2) está compuesto por dos secciones: fuente de alimentación solar (A) y sensor de aceleración y su procesamiento (B) , y porque están contenidas en una caja.

5. El dispositivo inteligente de alerta sísmica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el módulo de sensado y transmisión (2) , la sección de la fuente de alimentación solar (A) está compuesta por un panel de celdas solares (A') , un circuito de carga (A") , y una batería (A"') , y porque la sección de sensado de aceleración y su procesamiento (B) , contiene un sensor (23) que mide variaciones en aceleración e inclinación en los tres ejes principales, un 35 microcontrolador (24) el cual procesa las señales entregadas por el sensor y un elemento de envío de información que comprende un dispositivo que se encarga de enviar la información inalámbricamente (25) al elemento (16) ubicado en la sección (C) del módulo de centro de procesamiento (1) .

6. El dispositivo inteligente de alerta sísmica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de centro de procesamiento (1) recibe y almacena simultáneamente la información emitida por el elemento (24) del módulo o módulos de sensado y transmisión (2) y de su propio elemento (15) .

7. El uso de un módulo centro de procesamiento (1) dentro del dispositivo inteligente de alerta sísmica para analizar la información y permitir la toma de decisiones de avisar desalojo o permanencia dentro de una estructura luego del movimiento de la misma.