SISTEMA DE MONITORIZACIÓN ESTRUCTURAL.

Sistema de monitorización estructural basado en la aplicación de la tecnología inalámbrica vinculada a una pasarela de conexión (2) y conectado a una estación de gestión,

almacenamiento y procesado de la información (3), con al menos un dispositivo inalámbrico (1), con al menos un sensor (11), un módulo de adquisición y conversión analógico-digital (16), un módulo de control (12) y adquisición de datos, un software (14) de control, un módulo de almacenamiento de datos (13), un módulo de comunicaciones (15) inalámbrica, un módulo de gestión de energía (17), fuentes de alimentación (18), y que comprende un módulo de recolección y transformación de energía mecánica (19) del ambiente para recargar las fuentes de alimentación (18), y donde el módulo de gestión de energía (17) dispone de un dispositivo de regulación (17') que coloca los diferentes módulos del dispositivo (1) en estado de hibernación cuando no se transmiten o reciben datos.

siones y complicados entramados de cables sobre las Sistema de monitorización estructural.

Objeto de la invención

La presente invención trata de un sistema de monitorización estructural, especialmente diseñado para patrimonio histórico construido, basado en la aplicación de la tecnología inalámbrica de comunicación, que mejora las técnicas existentes.

El sistema comprende una red formada por una pluralidad de sensores de diversos tipos, distribuidos estratégicamente, los cuales se adaptan para su integración en dispositivos inalámbricos de comunicación. Estos sensores analizarán continuamente diferentes parámetros estructurales y transmitirán estos datos a una unidad central donde se almacena y procesa toda la información recibida, teniendo dicho sistema gran flexibilidad en la distribución e importantes ahorros de energía, dotándole de mayor autonomía que los sistemas actuales. Antecedentes de la invención Entre los múltiples aspectos que supone la conservación y rehabilitación de construcciones, uno de ellos es indiscutiblemente la evaluación del estado de la construcción desde el punto de vista estructural, su eficiencia estática, el estado de degradación y deterioro, la evolución en el tiempo y la necesidad o no de establecer intervenciones de consolidación.

La complejidad de estas construcciones cuyos materiales y técnicas constructivas en general prácticamente han desaparecido en el uso actual, supone que las intervenciones de rehabilitación estructural de las construcciones históricas sea una tarea difícil y peculiar alejada de lo que sería un proceso constructivo más o menos convencional.

Por otra parte, los costes de mantenimiento e intervención son muy elevados y así mismo no es en absoluto computable el coste que podría suponer en algunos casos la pérdida de cualquier obra perteneciente al Patrimonio Arquitectónico e Histórico. Los recursos que pueden destinarse en este esfuerzo por la sociedad no son ilimitados y es por eso que en muchos países dotados de un patrimonio histórico elevado se destinen recursos a la investigación y puesta a punto de técnicas de investigación y diagnóstico que permitan conocer con costes razonables el estado de estas obras, y que permitan establecer intervenciones que sena verdaderamente necesarias y con el menor coste.

Los sistemas convencionales de monitorización estructural se basan en sistemas de adquisición de datos cableados que registran los datos proporcionados por un conjunto de sensores distribuidos en puntos determinantes de la estructura. Los tipos de sensores más utilizados son inclinómetros, cintas de convergencia, fisurómetros, sensores de temperatura, humedad, etc. Estos sistemas implican una gran cantidad de sensores, cientos de metros de cables y un sistema multicanal de grabación. Los costes asociados a estos sistemas son muy elevados y el impacto de la monitorización en las estructuras patrimoniales a nivel visual es elevado. Asimismo, los soportes necesarios para la sujeción del cable pueden llegar a ocasionar daños en zonas sensibles del edificio.

Las redes de sistemas inalámbricos son un campo en continuo desarrollo, relativamente nuevo, y que aun así ofrece un potencial de desarrollo muy amplio. El mercado actual demanda nuevos tipos de sistemas de monitorización estructural que sustituyan a estructuras, pudiendo causar daños irreversibles sobre ellas.

La monitorización estructural es un concepto relativamente nuevo. El método convencional, utiliza un monitor conectado a una serie de sensores (inclinómetros, fisurómetros, cintas de convergencia, temperatura, etc.) . Para el correcto análisis, el cableado debe conducirse sobre la estructura hasta la ubicación del sensor, lo cual obliga a realizar operaciones de enganche o anclaje sobre la estructura, fatigando de este modo la misma.

Muchos edificios patrimoniales han sido objeto de análisis estructural con el fin de realizar mantenimientos preventivos sobre la edificación, siendo estudiados bajo sistemas de monitorización complejos y susceptibles a la degradación debido a las condiciones ambientales.

Cada vez se desean controlar más parámetros en cualquier monitorización, con lo que las instalaciones cableadas son cada vez más complicadas e implican un mayor número de sensores y mayor espacio. A fin de evitar los daños que ocasionan los entramados de cables, se han desarrollado algunos sistemas de monitorización estructural sin cables.

Se conocen en el estado de la técnica diferentes sistemas de monitorización estructural. La patente US 5507188 describe un método y dispositivo para la detección y recopilación de datos sobre las estructuras de deformación estructural en el tiempo, para permitir el análisis de integridad de la estructura, la necesidad de reparación y/o reconstrucción. También la patente JP2002357486 trata de un sistema de control estructural a largo plazo provisto de un sensor para detectar el trabajo estructural de la estructura que se mide, un dispositivo de medición que procesa una señal de salida de la tensión del citado sensor almacenando los datos en una memoria, una fuente de alimentación y un sistema de comunicación inalámbrica.

La patente WO 2009/063523 describe un dispositivo de monitorización estructural que está destinado a ser instalado en una parte de la estructura, dentro o cerca de la región del mismo, donde al menos se mide un parámetro físico estructural. El dispositivo comprende medios para acoger y proteger parte del sistema, al menos un sensor de respuesta a un parámetro físico con relevancia estructural directa o derivados, al menos un sistema de respuesta del sensor, al menos un sistema de adquisición de datos, y por lo menos un sistema de almacenamiento de datos. Se caracteriza porque dispone de un microprocesador y un sistema de comunicación inalámbrica capaz de conectar, de manera directa e independiente, a una red de telecomunicaciones estándar, y al menos un sistema de gestión de energía capaz de proporcionar al menos una línea de alimentación ininterrumpida, una pluralidad de fuentes de energía, al menos dos baterías, y al menos un sensor específicamente destinado a permanecer permanentemente activo e impulsar la adquisición de sesiones de datos en la ocurrencia de fenómenos imprevisibles de oportuna relevancia estructural, y al menos un software de control.

Este sistema, sin embargo, a pesar de tener ventajas evidentes frente a los sistemas de monitorización cableados, presenta algunas limitaciones. Este dispositivo tiene un consumo de energía muy elevado, pues los sensores se encuentran en funcionamiento continuo, tanto en la trasmisión y adquisición de datos como cuando no realizan función alguna. Además, la toma de datos de los nodos de la red es independiente, de manera que se obtiene dicha información uno a uno.

Por otra parte, la instalación del sistema es complicada y laboriosa. Cada nodo está desarrollado para llevar a cabo una medición predeterminada, no sirviendo para medir cualquier otro parámetro. Es decir, un nodo de medición por ejemplo de la humedad, está previamente configurado para medir este parámetro, teniendo que localizar el posicionamiento apropiado para ello.

El sistema propuesto en la patente WO 2009/ 063523 está en continuo funcionamiento, tratando de medir lo que pasa en cada momento en la estructura, destinado de este modo a una medición dinámica, y por tanto, sus sensores no descansan en ningún momento, con la gran cantidad de energía consumida que eso conlleva. Así, el dispositivo de gestión de energía controla las fuentes de alimentación para que estén en continuo funcionamiento y nunca se encuentren los nodos sin alimentación.

En la invención que aquí se describe, se integra un módulo de gestión de energía pero con diferente función. Este módulo, además de gestionar y regular el consumo de cada uno de los módulos del sistema, coloca, siempre que es posible, y optimizando así el consumo, ciertos módulos en estado de hibernación, reduciendo el consumo notablemente, y dejando los dispositivos en estado “dormido”. Descripción de la invención

La invención que se propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta. Con ella se trata de abrir una nueva línea de investigación en los sistemas de monitorización estructural del patrimonio histórico construido, de modo que se eliminen los actuales problemas en los sistemas convencionales, cada vez más costosos y complicados, debido en gran medida...

1. Sistema de monitorización estructural, especialmente diseñado para patrimonio histórico construido, basado en la aplicación de la tecnología inalámbrica vinculada a una pasarela de conexión (2) con la red de telecomunicaciones y conectada a una estación de gestión, almacenamiento y procesado de la información (3) , que comprende al menos un dispositivo inalámbrico (1) , cada uno con al menos un sensor (11) para monitorización de al menos un parámetro de la estructura, un módulo de adquisición y conversión analógico-digital (16) de la señal proveniente del sensor (11) , un módulo de control (12) y adquisición de datos que gestiona el funcionamiento del dispositivo inalámbrico (1) , un software (14) de control, un módulo de almacenamiento de datos (13) , un módulo de comunicaciones (15) inalámbrica, un módulo de gestión de energía (17) , una pluralidad de fuentes de alimentación (18) , caracterizado porque comprende un módulo de recolección y transformación de energía mecánica (19) que utiliza la energía del ambiente para recargar las fuentes de alimentación (18) , de modo que el dispositivo inalámbrico (1) se recarga de manera autónoma, y donde el módulo de gestión de energía (17) dispone de un dispositivo de regulación (17’) que coloca los diferentes módulos del dispositivo (1) en estado de hibernación cuando no se transmiten o reciben datos, activándose solamente en respuesta a alguna petición y reduciendo notablemente el consumo, dejando el dispositivo (1) en estado dormido el resto del tiempo.

2. Sistema de monitorización estructural, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el software (14) de control dispone de un dispositivo de seguridad para la admisión o rechazo de nuevos dispositivos inalámbricos (1) en la red.

3. Sistema de monitorización estructural, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el software (14) de control del sistema comprende un dispositivo de control intermedio, descargado en el módulo de control (12) y adquisición de datos, que gestiona el funcionamiento de los dispositivos inalámbricos (1) , de modo que la toma de datos de los dispositivos inalámbricos (1) se realiza simultáneamente en todos ellos a través de un algoritmo de trigger síncrono implementado en el dispositivo de control intermedio.

4. Sistema de monitorización estructural, según reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de regulación (17’) de la gestión de la energía de las fuentes de alimentación es un temporizador.

5. Sistema de monitorización estructural, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los dispositivos inalámbricos se encuentran camuflados bajo una caja de protección de bajo impacto visual.